CRISPR/Cas9定点编辑水稻LOC_Os05g31750基因位点及靶修饰位点遗传稳定性研究

为明确CRISPR/Cas9系统中Cas9蛋白的持续剪切是否会导致原已突变的靶位点在水稻代际之间传递时再次产生新的突变,本研究以水稻粳稻品种台北309为转基因受体材料,通过CRISPR/Cas9技术定点编辑了水稻基因位点LOC_Os05g31750,并获得了6株靶位点敲除成功的T_0转基因突变体植株,经三代种植收获后,进一步对携带Cas9基因的T_1和T_2群体进行靶修饰位点PCR扩增测序检测。结果表明,来源于2个T_0纯合双等位突变体T_0-8和T_0-12的所有测试后代群体的靶修饰位点序列都与对应的T_0突变体保持一致,进一步证明CRISPR/Cas9基因编辑水稻的靶修饰位点在代际之间可以稳定遗传。本研究结果为利用CRISPR/Cas9基因编辑突变体的遗传后代进行基因功能丧失后的表型分析提供了参考依据。

现代基因定点编辑技术的发展趋势

从现代基因定点编辑技术不同层次的研究发展现状,比较总结了ZFN技术、TALEN技术、CRISPR/Cas9技术的特点,发展趋势是技术难度越来越小、研究与应用成本越来越低、细胞毒性越来越小,编辑点位由单点位向多点位发展。

CRISPR/Cas9基因组定点编辑技术在病毒性及遗传性疾病治疗中的应用及其进展

第3代基因组定点编辑技术(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat(CRISPR,成簇规律间隔短回文序列))介导的Cas9核酸酶系统,已被用于真核细胞的基因组编辑和基因修饰。CRISPR/Cas9技术有许多潜在的应用,包括对人类基因组进行编辑以治疗遗传缺陷疾病或基因突变疾病;删除病原体基因(如细菌基因组或病毒基因组),消灭病原体,达到消除传染性疾病的目的;也可用于农业生产(包括植物和动物的基因)中农作物的改造。综述基因组定点编辑技术CRISPR/Cas9在病毒感染性疾病和遗传缺陷性疾病中的应用文献,并对其研究进展作了分析。

运用CRISPR/Cas系统对植物基因组进行定点编辑

随着转基因技术的发展,出现了多种对基因组进行定点编辑的新技术。本文介绍了常用的植物基因组定点编辑技术的基本原理,特别对新近发展起来的CRISPR/Cas系统的原理、组成及各元件的作用等进行了综述,比较了CRISPR/Cas系统与ZFN、TALEN等常用定点编辑技术的异同。文中列举了利用CRISPR/Cas系统对几种单子叶和双子叶植物进行基因组定点编辑的案例,认为通过CRISPR/Cas系统对植物基因组进行定点编辑是可行的,特别是由于嵌合sg RNA的成功设计,使得应用CRISPR/Cas系统更加简单方便。研究人员正在努力降低CRISPR/Cas系统的毒性和脱靶率,拓宽该技术的应用空间。

CRISPR/Cas9基因组定点编辑中脱靶现象的研究进展

近年来,CRISPR定点编辑技术发展迅猛,在动物、植物和微生物中均得到广泛应用。其中,备受关注的脱靶现象也是研究的热点,迄今已取得了重要进展。该文介绍了脱靶现象的产生原理及体内和体外检测脱靶现象的方法,评价了通过改进sg RNA设计和优化CRISPR系统等来降低脱靶率的方法。在植物基因组定点编辑过程中,应适时检测脱靶现象,提高脱靶检测的精确度和准确度。

基因组定点编辑技术的研究进展

基因组编辑是建立在基因靶向修饰的基础上,对生物基因组进行改造的一项新技术。通过利用人工核酸酶ZFn、TALEN和细菌获得性免疫系统CRISPR,可在靶位点制造DNA双链切口进而诱导细胞内源性修复机制,通过同源重组修复或非同源末端连接途径实现基因敲除、替换和纠正。对目前3个主要的基因组定点编辑技术的应用和发展作一综述。

CRISPR/Cas9在豆科植物毛根转化中的应用及共生基因的编辑

将CRISPR/Cas9系统与毛根转化相结合,在豆科植物百脉根和大豆中对结瘤因子受体激酶基因NFR1进行多靶点敲除,旨在快速、便捷获得目的基因突变体。结果表明:在百脉根和大豆中均获得了目的基因敲除的突变体;其中,百脉根LjNFR1基因中靶位点1处的敲除效率为58.3%,在靶位点2处的敲除效率为0;大豆GmNFR1靶位点1处的敲除效率为33.3%,靶位点2处的敲除效率为41.7%。进一步测序分析发现,CRISPR/Cas9系统可同时敲除大豆基因组上编码NFR1的2个同源基因(GmNFR1和GmNFR1b),为研究植物体内基因的功能冗余提供了技术支持。同时,CRISPR/Cas9系统在毛根转化中的运用进一步地缩短了获得突变体的周期。

CRISPR/Cas基因编辑技术及应用

CRISPR/Cas系统是古菌、细菌等在长期进化过程中形成的获得性免疫系统。以Cas9蛋白为核心的Ⅱ型系统经改造后成本低、历时短、操作简单,在植物、动物领域都取得了许多成果。本综述介绍了CRISPR/Cas的产生、作用机制、应用前景等,为CRISPR/Cas系统相关研究提供参考。

CRISPR/Cas9系统技术难关:脱靶效应及其优化方法

近年来,基因编辑新技术CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/associated nuclease 9)颇受关注,可用于在体内或体外编辑多种细胞中的单个或多个基因,为基因功能研究提供了新思路。Cas9核酸酶可以通过改变其引导的单一向导RNA(single-guideRNA,sgRNA)序列,结合到新的特定基因序列进行靶向编辑。研究发现,CRISPR/Cas9系统存在的脱靶风险已成为该技术实际应用过程中的一个挑战。本文对CRISPR/Cas9系统作用机制、肿瘤临床应用进行简要综述,重点关注该系统存在的脱靶效应,并总结归纳减少或避免脱靶的方法,以期为相关领域研究提供参考。

CRISPR/Cas9技术发展及其应用进展

概括了CRISPR/Cas9系统的结构及作用原理,分析了该系统的不足,重点阐述了该技术在林木基因组编辑中的应用,并对CRISPR/Cas9系统的未来研究趋势进行了展望.

CRISPR/Cas9在烟草遗传育种中的应用

主要从CRISPR/Cas9系统的基本原理、应用及其存在的问题等方面进行了综述,并对该技术如何应用于烟草遗传育种以及分子改良研究进行了展望。

利用CRISPR-Cas9系统进行水稻OsMADS15基因的定向编辑

CRISPR-Cas9系统的发现和应用为快速、定向的植物基因组编辑、突变体创制和开展植物功能基因组研究提供了新的技术工具。在本研究中,我们利用CRISPR-Cas9系统,对水稻A类MADS-box转录基因Os MADS15进行定点基因组编辑。结果显示,该体系在T_0代即获得3个不同的9522^(Osmads15)双等位突变株系:株系9522^(Osmads15-1)等位1在靶点缺失1个碱基A,等位2在靶点缺失3个碱基ACA;株系9522^(Osmads15-2)等位1在靶点缺失5个碱基CAACA,等位2在靶点缺失3个碱基CAA;株系9522^(Osmads15-3)等位1在靶点缺失1个碱基A;等位2发生了大片段的替换。所有株系等位1的突变均造成了开放阅读框移码,导致翻译提前终止;等位2的突变也使氨基酸序列发生不同程度的变化。初步的表型分析显示,9522^(Osmads15)突变体小穗不育外稃变长如叶状,并表现出生殖生长向营养生长的转变;与已报道的中籼3037^(dep)突变体表型不同,除9522^(Osmads15-2)株系外,其他2个株系内稃及生殖器官也有向叶片转换的趋势。q RT-PCR分析显示,3个突变株系的Os MADS15转录本水平显著降低。因此,本研究对Os MADS15基因第一外显子区域的靶点进行了高效的定点编辑,获得的9522^(Osmads15)突变体为进一步开展OsMADS15调控水稻小穗发育的遗传学和调控网络研究提供了新的遗传材料。

少孢节丛孢中CRISPR/Cas9基因编辑系统的建立及6-甲基水杨酸合酶新活性位点的发现

以捕食线虫真菌少孢节丛孢Arthrobotrys oligospora YMF 1.03170为研究材料,通过优化sgRNA表达驱动体系tRNAGly,构建CRISPR/Cas9基因编辑系统,成功获得基因定点编辑菌株。将该CRISPR/Cas9系统与同源重组相结合,可精确地对两个目的氨基酸编码基因同时进行定点置换。结合代谢图谱及前体化合物饲喂实验,发现6-甲基水杨酸合酶编码蛋白新的活性位点Arg17、Arg18、His33和His34。本研究将CRISPR/Cas9基因编辑系统应用在少孢节丛孢中,并成功建立基因编辑精细体系,为快速构建少孢节丛孢的遗传转化体系和研究该菌的基因功能提供有效方法。

CRISPR/Cas9技术在植物基因功能研究和新种质创制中的应用与展望

基因组定点编辑是利用人工核酸酶,对复杂生物基因组特定位点快速而精确地进行遗传改造的一项新技术.尤其是最近从细菌和古细菌的获得性免疫防御反应中改造而来的CRISPR/Cas9系统,因其简单、廉价、高效以及通用的特性,目前已经广泛地应用于植物、动物、微生物等各种生物体和细胞的基因功能和应用研究中.CRISPR/Cas9系统的原理在于其携带的Cas9核酸酶—RNA导向的ds DNA结合蛋白,能够在靶位点对双链DNA进行定点切割,随后引发的非同源末端连接或者同源重组修复,导致了靶位点DNA的缺失、插入、替换甚至染色体大片段重排.本文对CRISPR/Cas9技术的作用机理和应用进行概括,侧重于模式植物和农作物的最新进展,探讨这一新型基因组定点编辑技术在植物基因功能研究和新种质创制中的进一步发展.

CRISPR/Cas9技术及其在转基因动物中的应用

CRISPR/Cas9技术是一种新型的基因组定点编辑技术,具有设计简单、特异性强、效率高及可以在目标位点产生多种类型的编辑结果等特点,适用于在多种细胞中进行大规模的基因编辑。综述了CRISPR/Cas9技术的研究背景、基本原理和研究进展,从靶基因敲除(knock-out)、外源基因整合(knock-in)和目标基因转录沉默(knock-down)等方面总结了CRISPR/Cas9在转基因动物中的应用概况,并对现有的三种基因组定点编辑技术进行了比较。CRISPR/Cas9技术在转基因动物中具有明显的应用优势和良好前景。

重组蛋白的CHO细胞瞬时表达体系的研究进展

单抗等治疗性重组蛋白具有巨大的商业价值和科研价值,而哺乳动物细胞瞬时表达体系能够快速生产毫克到克级别的重组蛋白,且生化特性(如翻译后的糖基化修饰类型等)均与人源相似,使该技术成为当前高校和企业研究的热点。该体系在工业界的广泛使用推动了其向高通量和大规模的发展,然而由于它存在着表达量低的天然缺陷,制约了其进一步发展。通过整理和研究最近一段时间发表的研究数据和研究观点,文章从宿主细胞的改造、表达载体的设计、转染方法的选择、补料策略4个角度综述近年来在工业界和学术界,CHO细胞(中国仓鼠卵巢细胞)重组蛋白瞬时表达体系的现状和最新突破,并展望其未来发展方向。

类转录激活样因子效应物核酸酶技术的原理及应用

类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALENs)是近年兴起的一种基因定点编辑技术,由特异性DNA结合结构域TALE和DNA切割结构域Fok I核酸内切酶组成。由于TALEN能对基因组中特异性基因进行识别和定点剪切,导致基因DNA双链断裂,进一步诱导DNA损伤后修复,可对基因组中的特定位点进行高效遗传操作,如基因的敲入、敲除和修复等。TALEN技术以其设计简单、特异性高、毒性低及靶点选择灵活等特点成为目前应用最为广泛的基因定点编辑技术。本文将就TALEN的原理、研究进展以及临床应用展望作一综述。

CRISPR/Cas技术及其作用机理

CRISPR/Cas(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated)系统是一种原核生物的免疫系统,能够抵御外来病毒、质粒等遗传元件的入侵,为自身提供了获得性免疫保护机制。该系统具有操作简单、高效等优点,通过改造使其成为了锌指核酸酶(ZFNs)技术和转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术之后的第三代定点编辑技术。目前,Cas9、Cas12、Cas13、Cas14等Cas蛋白相继出现,这些CRISPR/Cas系统在RNA的指导下,可对靶向的双链DNA、单链RNA和单链DNA进行编辑,在基因敲除或替换、转录调控、表观遗传调控、荧光成像及分子检测等领域具有广阔的应用前景。本研究将对CRISPR/Cas系统的来源、结构及其作用机理进行介绍,以期为CRISPR/Cas系统的应用研究提供一些有益参考。

CRISPR/Cas技术的研究进展

定点基因编辑技术是目前研究的热点,它对于基因功能研究、寻找合适药物作用靶标具有重要意义。成簇规律间隔短回文重复序列/成簇规律间隔短回文重复序列关联蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins,CRISPR/Cas)技术作为一种新兴的定点基因编辑技术工具应用范围较广,成为改变物种基因的新方法。文章就其结构、原理、运用范围、最新研究进展和发展前景进行了阐述,希望为该研究提供有益的参考。