空肠弯曲菌中规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)的检测与结构分析

规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)是近年在原核生物中发现的针对噬菌体等外源遗传物质的干扰而进化出的获得性和可遗传性生物免疫系统。因其序列的高度多态性及携带遗传信息的可追溯性,成为分子分型方法的理想位点。本研究对江苏地区分离的86株空肠弯曲菌基因组进行CRISPR结构的检测和分析。结果表明:36%的菌株基因组含有CRISPR结构,32株含有确定CRISPR结构的菌株均只含有1个CRISPR结构,CRISPR序列长度范围为92～366 bp;重复序列与数据库中出现频率最高的重复序列一致;识别到的间隔序列共111条,共分为17种类型,有10种类型的间隔序列与CRISPR DB数据库中公布的一致,有7种间隔序列为新报道的间隔序列,共55条,占总间隔序列的49.5%。通过同源性比对发现,间隔序列除与来自同属同种的质粒或噬菌体具有同源性外,有些还与其他致病菌的质粒或噬菌体具有同源性,这种现象说明空肠弯曲菌与其他致病菌可能存在基因的水平转移等信息交流方式。另外,通过CRISPR结构间隔序列的多样性,可以将38株空肠弯曲菌野生菌株分为5种不同的谱型。研究结果为空肠弯曲菌利用CRISPR结构进行分型和溯源提供数据基础。

基于环介导等温扩增技术及规则成簇间隔短回文重复序列的日本血吸虫核酸检测方法的建立及评价

目的 建立一种灵敏、特异的基于环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification, LAMP)-规则成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)的日本血吸虫核酸检测方法。方法 以日本血吸虫SjR2基因片段作为靶序列,设计LAMP引物、gRNA和ssDNA探针,建立并优化LAMPCRISPR反应体系。用LAMP-CRISPR方法检测含有SjR2靶序列的10倍梯度稀释的重组质粒,不同发育阶段日本血吸虫基因组DNA,以及肝片形吸虫、曼氏血吸虫、肥胖带绦虫、华支睾吸虫、似蚓蛔线虫、美洲钩口线虫、卫氏并殖吸虫、细粒棘球绦虫等蠕虫基因组DNA,评价其灵敏度和特异度。用LAMP-CRISPR方法分别检测15份血吸虫感染的阳性钉螺样本以及30份未感染的阴性钉螺样本,并与LAMP检测结果比较,以评价LAMP-CRISPR方法用于筛查感染性钉螺的应用效果。结果 建立的基于LAMP-CRISPR的核酸检测方法可特异性扩增并检测出日本血吸虫目的基因片段。其最适反应温度为37℃,反应体系中gRNA的最佳反应浓度为40 nmol/L,Cas12a蛋白的最佳反应浓度为40 nmol/L。该方法与肝片形吸虫等蠕虫基因组DNA均无交叉反应;以10倍梯度稀释的重组质粒为模板,该方法检测限为10拷贝/μL;此外,该方法能够准确检测出日本血吸虫虫卵、毛蚴、胞蚴、尾蚴、童虫及成虫基因组DNA。45份钉螺样本检测结果显示,LAMP-CRISPR与LAMP检测感染性钉螺的结果差异无统计学意义(χ^(2)=0.05,P>0.05);与金标准比较,LAMP-CRISPR方法的灵敏度为100.00%(15/15),特异度为96.67%(29/30),LAMP方法的灵敏度为100.00%(15/15),特异度为93.33%(28/30)。结论 本研究建立了一种灵敏性和特异性均较高的基于LAMP-CRISPR的日本血吸虫核酸检测方法,具有用于日本血吸虫感染快速检测及风险监测的潜力。

云南省鼠疫耶尔森菌规律成簇间隔短回文重复序列分型

鼠疫耶尔森菌（鼠疫菌）基因组中包含3个规律成簇的间隔短回文重复序列（CRISPR）位点（YPa,YPb和YPc）.本研究对云南省不同生态型鼠疫菌株的CRISPR序列进行分析,了解不同鼠疫疫源地及鼠疫菌株间的相互联系.

蜡状芽孢杆菌群中规律成簇间隔短回文重复序列的生物信息学分析

规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)是最近发现针对噬菌体等外源遗传物质的获得性和可遗传性的新型原核生物防御系统。通过BLAST、多序列比对、RNA二级结构预测等生物信息学方法对已经完成全基因组测序的蜡状芽孢杆菌群24个菌株进行CRISPR的系统分析,结果表明:42%的菌株含有该结构;8个CRISPR座位的正向重复序列可以形成RNA二级结构,提示正向重复序列可能介导外源DNA或RNA与CAS编码蛋白的相互作用;31%的间区序列与噬菌体、质粒、蜡状芽孢杆菌群基因组序列具有同源性,进一步验证间区序列很可能来源于外源可移动遗传因子。由于大部分蜡状芽孢杆菌群菌株含有多个前噬菌体和质粒,通过对蜡状芽孢杆菌群CRISPR的分析,为揭示其对宿主菌与噬菌体,以及宿主菌与质粒间的关系奠定基础。

副溶血性弧菌群中规律成簇间隔短回文重复序列的比较分析

规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)是大多数细菌和古细菌在生存压力下进化出的一套抵抗噬菌体干扰的防御系统。本研究主要采用生物信息学的方法,对24株分离自人体且已完成全基因组测序的副溶血性弧菌内CRISPR结构进行了分析,结果发现:只有16株细菌包含1个及以上的CRISPR结构,共计29个CRISPR;仅11个具有真座位特征的CRISPR结构含有前导序列;CRISPR结构中的重复序列所形成的RNA二级结构具有一大一小共两环或一大二小共三环的特征;目前未找到与区间序列高度同源的外源遗传物质;仅含前导序列的CRISPR结构侧翼区才存在cas基因。副溶血性弧菌的CRISPR结构可能以水平基因转移的方式整合到细菌的染色体中,CRISPR结构不适合作为细菌分类的一项指标。

规律成簇间隔短回文重复序列及其相关蛋白基因编辑技术在感染性疾病诊断中的应用及其进展

规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)与相关蛋白Cas(CRISPR-Cas)系统是近来的研究热点,除在基因编辑方面有重要作用外,其应用于感染性疾病诊断方面也有很好的发展前景。传统感染性疾病检测及分子检测诊断技术在操作、检测周期及敏感度、特异度等方面存在不足。随着对CRISPR-Cas系统的深入研究,针对其特异核酸的识别和遗传修饰功能,可开展对感染性病原体检测技术的应用,目前发现可应用于检测的主要有Cas9、Cas12a和Cas13核酸酶。利用该检测技术的高效性、特异性和可编程性,可开展对寨卡病毒、登革热病毒、疟疾菌株、结核分枝杆菌、人乳头瘤病毒、埃博拉病毒、乙型肝炎病毒及严重急性呼吸综合征冠状病毒2等一系列感染性疾病病原体的检测。CRISPR-Cas基因编辑技术可能成为一种快速、灵敏、特异、低廉和可靠的诊断技术,为感染性疾病的诊断提供重要的理论依据。笔者主要对Cas9、Cas12a、Cas13等在感染性疾病诊断中的应用及其进展进行综述。

志贺菌成簇的规律间隔短回文重复序列的检测及同源性分析

目的:检测志贺菌成簇的规律间隔短回文重复序列(CRISPR),并与GenBank全基因组中志贺菌重复序列和间隔序列对比,分析其结构特征及同源性。方法:利用PCR法扩增获得志贺菌CRISPR,采用生物信息学方法对重复序列及间隔序列进行同源性分析;运用多序列比对分析间隔序列特点及其与侧翼序列间的联系;BLAST分析间隔序列与质粒和噬菌体的同源性;weblogo分析重复序列碱基频率及RNAfold预测其RNA二级结构;重复序列的同源聚类分析并用BLAST分析重复序列与其他细菌的同源性。结果:被测3株临床志贺菌及9株全基因组志贺菌中均含有不同数量CRISPR;同一个CRISPR中,间隔序列有的相似、有的完全不同,某些CRISPR间隔序列的部分序列与CRISPR侧翼序列存在同源性,某些间隔序列可能是信息基因和操纵基因的拼接重组;重复序列保守性不一致,可能与细菌进化存在一定的联系,重复序列碱基的差异影响茎的长度,从而影响二级结构的稳定性及CRISPR的功能。重复序列与个别远缘菌种具有较高的同源性。结论:志贺菌存在多样的CRISPR结构,不同CRISPR的重复序列保守性不同。某些间隔序列部分与CRISPR侧翼序列同源,某些间隔序列是多基因拼接而成。

志贺菌中成簇的规律间隔短回文重复序列与毒力基因和耐药基因的关系

目的探索志贺菌中成簇的规律间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)与毒力基因和耐药基因的关系。方法从GenBank数据库中获得志贺菌的基因组、毒力基因和耐药基因的序列,通过多序列比对等方法获得志贺菌中CRISPR1、CRISPR2和CRISPR-Q1的分布情况、重复序列和间隔序列信息,通过BLAST方法获得毒力基因和耐药基因在志贺菌中的分布情况,SPSS 21.0软件分析CRISPR与毒力基因和耐药基因的关系。结果志贺菌中的CRISPR1和CRISPR2在不同菌株中的间隔序列差别较大,CRISPRQ1分布更为广泛(超过99%)。毒力基因在志贺菌中分布比较广泛(均超过56%),耐药基因中的blaOXA-1、camr、Sul2、tetB分布也比较广(超过50%)。CRISPR1/CRISPR2与是否携带9种毒力基因、4种耐药基因有关(P<0.05),CRISPR-Q1与是否携带3种毒力基因、4种耐药基因有关(P<0.05)。CRISPR1/CRISPR2和CRISPR-Q1均与志贺菌中存在的毒力基因和耐药基因的个数间有统计学关联(P<0.05)。CRISPR1/CRISPR2与CRISPR-Q1的间隔序列数目之间存在统计学关联(χ2=61.6,P<0.001)。结论志贺菌中不同CRISPR的分布差异比较大,存在的间隔序列数目不等;志贺菌CRISPR与部分毒力基因和耐药基因之间存在负相关;CRISPR1/CRISPR2与CRISPR-Q1的间隔序列数目存在正相关。

B族链球菌规律成簇间隔短回文重复序列与基因分型及耐药基因的关系

目的:探讨孕晚期孕妇生殖道定植及侵袭性感染患儿的B族链球菌(group B Streptococcus,GBS)规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)分布及其与多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)、耐药基因的关系。方法:回顾性收集2017年1月至2022年1月山西医科大学附属儿童医院(山西省妇幼保健院)收治的孕晚期孕妇定植GBS及GBS侵袭性感染患儿临床分离的84株GBS菌株(包括侵袭性菌株17株、定植菌株67株),检测其CRISPR、MLST、耐药表型及耐药基因。采用χ^(2)检验或Fisher精确概率法进行统计分析,并采用MEGA11构建发育树图。结果:84株中共有10种ST型别,最常见的是ST10(46.4%)。GBS对青霉素敏感,对红霉素和克林霉素的耐药率分别为75.0%和73.8%;17株GBS侵袭性菌株中,ST10型对红霉素、克林霉素以及左氧氟沙星耐药率达100%。62株检出CRISPR1基因,阳性率为73.8%;CRISPR1阳性菌株中ST10占比显著高于CRISPR1阴性菌株[56.5%(35/62)与18.2%(4/22),χ^(2)=9.56,P=0.002];CRISPR1阳性菌株中检出ermB、gyrA、parC比例明显高于阴性菌株[分别为54.8%(34/62)与22.7%(5/22)、67.7%(42/62)与36.4%(8/22)及71.0%(44/62)与36.4%(8/22),χ^(2)值分别为6.73、6.64及8.25,P值均<0.05],而ermA的比例低于阴性菌株[6.5%(4/62)与31.8%(7/22),χ^(2)=7.09,P=0.008]。结论:ST10是孕妇生殖道定植GBS及婴儿侵袭性GBS感染的主要基因型;GBS对青霉素敏感;在CRISPR1阳性菌株中ST10型GBS占优势;CRISPR1与部分耐药基因的传播相关。

志贺菌中成簇的规律间隔短回文重复序列的特点及其关联性分析

目的:利用数据库和临床分离的志贺菌菌株分析志贺菌中成簇的规律间隔短回文重复序列(CRISPR)的特点,探讨CRISPR-Q1的特性及CRISPR间的关联性。方法:根据志贺菌基因组数据库利用引物序列和PCR扩增获得志贺菌的CRISPR序列信息,采用多序列比对等方法获得每个菌株中CRISPR的分布、间隔序列数及序列特点;利用BLAST分析CRISPR-Q1中重复序列和间隔序列,检测重复序列和间隔序列在菌株中的分布特点以及CRISPR-Q1在菌株中的位置及特征;分析数据库和实验室中志贺菌CRISPR-Q1中间隔序列数与CRISPR1或CRISPR2的关系。结果:在数据库107株志贺菌中,106株志贺菌含有CRISPR1或CRISPR2,8株志贺菌的CRISPR1或CRISPR2含有多个间隔序列;106株志贺菌含有CRISPR-Q1,其中有13株志贺菌的CRISPR-Q1中有多个间隔序列。在实验室12株志贺菌中,有6株含有CRISPR1或CRISPR2,12株均含有CRISPR-Q1;CRISPR-Q1间隔序列中的一部分(约35bp)在同一个菌株的染色体基因组上分布广泛,重复序列同样如此,CRISPR-Q1中还存在基因外重复序列(REP)元素。数据库志贺菌中的CRISPR-Q1间隔序列数与CRISPR1和CRISPR2有关联(χ~2=61.6,P<0.01),实验室志贺菌中的CRISPR-Q1间隔序列数与CRISPR1和CRISPR2有关联(P=0.015)。结论:CRISPR-Q1在志贺菌中广泛分布,其序列中存在REP元素;志贺菌的CRISPR1和CRISPR2与CRISPR-Q1有关联。

规律成簇间隔短回文重复序列及相关蛋白9基因编辑技术在肝脏疾病中的应用

近年来,基因编辑技术得到快速发展,基因编辑工具越来越多,且效率越来越高,其中以锌指核酸酶、类转录激活因子效应物核酸酶以及规律成簇间隔短回文重复序列及相关蛋白(CRISPR/Cas)技术的应用最为广泛.尤其是CRISPR/Cas9技术及相关应用,自从面世以来已经连续3年被《自然》杂志评为“年度十大科学突破”,掀起前所未有的基因编辑研究热潮.“基因编辑婴儿”的诞生所引发的基因编辑相关医学伦理问题,进一步使基因编辑技术成为公众讨论和关注的焦点.CRISPR/Cas9技术因易于操作、效率高及成本低等优点使其在生物医疗领域中得到广泛应用.本文对近年来CRISPR/Cas9基因编辑技术在肝脏疾病中的应用研究进展进行综述.

规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白9靶向Rho GDIα基因敲除质粒的构建及其对小鼠肝癌细胞系Hepa 1-6迁移的影响

目的利用规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白9(CRISPR/Cas9)技术构建Rho鸟苷酸解离抑制因子α(GDIα)的基因敲除载体,并探讨干扰Rho GDIα后对小鼠肝癌细胞Hepa 1-6迁移的影响。方法根据CRISPR/Cas9靶点设计原则,设计Rho GDIα的向导RNA(sgRNA)序列,并与PX458载体相连,构建Rho GDIα基因敲除重组质粒PX458-Rho GDIα-sgRNA1和PX458-Rho GDIα-sgRNA2;脂质体转染法将重组质粒转染入Hepa 1-6细胞抑制Rho GDIα的基因表达;RT-PCR法检测Rho GDIα被抑制后的mRNA表达情况;划痕法检测Rho GDIα干扰后Hepa 1-6细胞迁移距离的差异;迁移小室法检测抑制Rho GDIα后Hepa 1-6细胞迁移数量的差异。结果成功构建了Rho GDIα的CRISPR/Cas9基因敲除质粒PX458-Rho GDIα-sgRNAs;转染有PX458-Rho GDIα-sgRNA1的Hepa 1-6细胞与对照组只转染空载体PX458的细胞相比,Rho GDIα的表达被明显抑制(P<0.05),而且该组细胞从划痕起始处迁移到空白处距离较远,从迁移小室上端迁移到底端数目明显增多,差异极其显著(P<0.01),说明Rho GDIα被抑制后肝癌细胞的迁移能力提高。结论CRISPR/Cas9法构建的重组质粒PX458-Rho GDIα-sgRNA1可以有效抑制Rho GDIα的基因表达;Rho GDIα被抑制后明显促进小鼠肝癌细胞Hepa 1-6的迁移,提示在体情况下,Rho GDIα的表达可能起到抑制细胞迁移的重要作用,在肿瘤组织中,可以利用过表达Rho GDIα来抑制肿瘤细胞的转移。

甘肃省鼠疫耶尔森菌规律成簇间隔短回文重复序列位点多态性分析及地区分布

目的研究甘肃省鼠疫耶尔森菌(鼠疫菌)的规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR)位点多态性及地区分布。方法选取1962-2014年分离的203株鼠疫菌,培养并提取DNA。采用3对CRISPR引物对菌株DNA进行PCR扩增,对PCR产物进行测序。根据菌株CRISPR位点的间区序列种类和排列情况,确定菌株的基因型(类群),采用BioNumerics 5.10软件进行聚类分析。结果203株鼠疫菌发现有16种间区序列,包括YPa位点9种、YPb位点4种、YPc位点3种,发现新的间区序列a1′。共发现5个CRISPR基因簇,分别为Cb2、Ca7、Ca7′、CaΔ5′、Ca35′。不同的基因簇呈现区域性特征:Cb2主要分布在会宁县、平川区,Ca7主要分布阿克塞哈萨克族自治县;Ca7′主要分布在夏河县;Ca35′主要分布肃北蒙古族自治县、玉门市;CaΔ5′主要集中在肃南裕固族自治县。结论CRISPR分子分型方法能够较好地区分甘肃省不同疫源地的菌株,且各基因簇呈现一定的区域性特征。对研究甘肃省鼠疫菌进化规律和人间疫情分子生物学溯源有一定意义。

成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)介导的基因组编辑技术研究进展

成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)介导的基因组编辑技术已成为生物医学领域中研究基因功能及其表达调控的重要手段之一。随着CRISPR技术的拓展,各种基于CRISPR技术的新型研究、诊断和治疗等工具得到进一步的开发,并在新型动物疾病模型的建立、疾病快速诊断、肿瘤及免疫相关性疾病的治疗等方面取得了重大进展和突破。我们重点对CRISPR/CRISPR相关蛋白(Cas)技术的发展现状及其在生物医学领域的应用进展进行综述,并对其未来应用前景和发展方向进行讨论和展望。

基于成簇的规则间隔短回文重复序列的严重急性呼吸综合征冠状病毒2检测的最新进展

严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)导致的新冠肺炎(COVID-19)迅速蔓延全球,给全球公共卫生系统带来了挑战。由于逆转录-定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和抗原测试的普遍适用性和灵敏度较差,并且具有不同突变的SARS-CoV-2变体持续的出现,给疫情防控带来了更大的挑战,因此,高灵敏度、无需设备并且能够区分SARS-CoV-2变体的诊断方法亟须发展。基于成簇的规则间隔短回文重复序列(CRISPR)的诊断对设备要求低,具有可编程性、灵敏性和易用性,已经发展出多种核酸检测工具用于传染病的诊断,其在临床上具有巨大的应用潜力。文章聚焦于近期发表的基于CRISPR实现SARS-CoV-2检测和变体区分的最新技术,总结其特点并对其发展进行了展望。

规律成簇的间隔短回文重复：结构，功能与应用

规律成簇的间隔短回文重复(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPRs)是一类广泛分布于细菌和古菌基因组中的重复结构。最近研究表明,CRISPR与一系列相关蛋白、前导序列一起,为原核生物提供对噬菌体等外源基因的获得性免疫能力,其作用机制可能与真核生物的RNA干扰过程类似。作为基因组中高度可变的区域,CRISPR非常适合成为研究细菌种内分型和微进化的分子靶标。本文综述了CRISPR系统的结构、功能及其应用概况,并对CRISPR研究的前景进行了展望。

利用规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白9系统敲减α2δ1对人肝癌细胞系Hep-12干性的影响

目的通过规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白9(CRISPR/Cas9)系统敲减人肝癌细胞系Hep12中电压依赖性钙离子通道α2δ1的表达,观察α2δ1敲减后对肝癌细胞干性的影响。方法设计3对靶向α2δ1的向导(sgRNA),长度为20 bp,构建到lenti CRISPRv2-puro载体上,然后在体外检测sgRNA切割活性,利用慢病毒包装系统包装含有sgRNA的重组质粒,将包装好的病毒感染Hep-12细胞,2 d后加入嘌呤霉素筛选。利用Western blotting验证α2δ1的敲减效果和干性相关基因的表达。通过成球实验检测其体外自我更新能力的变化。结果测序结果显示,sgRNA成功插入载体质粒;体外切割实验显示,3条sgRNA均有切割活性;Western blotting结果显示,α2δ1基因的表达显著降低,干性相关基因B细胞特异性莫洛尼白血病病毒插入位点1(BMI1)和Nanog的表达显著被抑制;无血清培养基成球实验结果表明,敲减α2δ1导致Hep-12细胞的体外自我更新能力减弱。结论利用CRISPR/Cas9技术成功构建敲除α2δ1基因的Hep-12细胞系;敲除α2δ1基因后能抑制Hep-12细胞肿瘤干细胞样特性。

食源性致病菌耐药性与成簇的规律间隔短回文重复序列系统关联性研究进展

近年来,随着对抗生素的滥用,食源性致病菌的耐药性问题日趋严重。目前除了从管理上规范抗生素的使用,对规律间隔短回文重复序列系统(clusterd regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)与耐药性相关研究也在持续进行。CRISPR-Cas作为一种天然免疫机制,因为其独特的免疫作用机理,目前常被用以基因编辑、耐药性等方面研究。本文对CRISPR-Cas系统进行简要介绍,从其结构、原理以及目前的研究趋势对不同菌株间CRISPR系统与耐药性、毒力因素进行相关总结,为防治食源性致病菌引起的食品安全问题提供新思路。

成簇的规律间隔的短回文重复序列/成簇的规律间隔的短回文重复序列关联系统在核酸检测中的应用进展

成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)/CRISPR关联基因(Cas)系统是目前发现存在于大多数细菌与所有的古生菌中的一种后天免疫系统,以消灭外来的质体或者噬菌体,其中CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13系统在核酸检测领域得到应用。该研究简要介绍了CRISPR/Cas系统的分类、作用机制及在核酸检测中的应用。

规律成簇的短回文重复序列/Cas9的研究进展

规律成簇的短回文重复序列(clustered regularly intespaced short palindromic repeats,CRISPR)/Cas系统是最近兴起的一项基因编辑技术,在基因编辑中有着不可或缺的作用。CRISPR是继锌指人工核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)和类转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effectors nuclease,TALEN)之后的第三代人工合成的核酸酶,有着ZFN、TALEN不具备的众多优点,所以CRISPR正在慢慢取代ZFN和TALEN,成为最主要的人工核酸酶并广泛应用在基因编辑中。而CRISPR/Cas9是CRISPR/Cas系统中最为简单的,也是现在基因编辑技术中应用最为广泛的一种。下面从CRISPR/Cas9的工作原理、构建和研究进展等几个方面对其做一个简要综述,为在这一个领域的研究工作者提供一个参考。