载Cas9-RNP细胞膜囊泡仿生纳米粒的制备及其对小鼠巨噬细胞NLRP3基因的敲低作用

目的通过使用小鼠巨噬细胞膜包裹Cas9核糖核蛋白复合物(RNP),制备Cas9-RNP仿生纳米粒Cas9-RNP@MMs,旨在利用此仿生纳米粒递送Cas9-RNP复合物用于基因编辑,并进一步在体外研究小鼠巨噬细胞RAW264.7对Cas9-RNP@MMs的内吞情况及其基因编辑效果,为开发低毒性的抑制NLRP3治疗靶点的仿生纳米粒载体提供证据。方法将提取的小鼠巨噬细胞细胞膜与制备的Cas9-RNP混合,超声后使用脂质体挤压仪挤压得到Cas9-RNP@MMs。使用纳米颗粒跟踪仪检测Cas9-RNP@MMs的颗粒直径,透射电子显微镜下观察Cas9-RNP@MMs的颗粒形态。激光共聚焦荧光显微镜成像分析细胞对Cas9-RNP@MMs的内吞情况。采用MTT法检测Cas9-RNP@MMs生物相容性。通过qPCR和Western blot检测NLRP3表达,来验证Cas9-RNP@MMs敲低NLRP3基因的效果。结果采用巨噬细胞细胞膜制备的Cas9-RNP@MMs平均粒径约为216 nm;激光共聚焦荧光显微镜下,Cas9-RNP@MMs能成功被RAW246.7细胞摄取;MTT检测结果显示Cas9-RNP@MMs处理的小鼠巨噬细胞RAW246.7具有良好的生物相容性;qPCR和Western blot检测显示,有两条NLRP3特异的向导RNA(sgRNA)通过Cas9-RNP@MMs介导,有良好的敲低NLRP3基因表达的效果。结论利用仿生纳米粒成功制备了内腔载有Cas9-RNP复合物的纳米级囊泡Cas9-RNP@MMs,Cas9-RNP@MMs具有良好的生物相容性并且可以被RAW246.7细胞高效内吞;含有NLRP3特异的sgRNA的Cas9-RNP@MMs能够特异性敲低NLRP3基因表达。

应用Cas9 RNPs进行绵羊FecB基因型检测的可行性研究

为了研究Cas9 RNPs用于绵羊FecB基因分型的可行性,试验以FecB基因BB、B+、++型的绵羊个体为试验动物提取基因组DNA。基于Cas9 RNPs的体外DNA定点内切酶活性,用FecB基因靶位点的特异性引物扩增产物作为底物,利用大肠杆菌共表达纯化获得Cas9 RNPs,对不同FecB基因型目标样本进行酶切检测。结果表明:SDS-PAGE电泳结果显示,在130~180 kD之间有一条与预期大小相符的特异蛋白条带;3种基因型的靶DNA均被切割为185 bp和368 bp两个片段;绵羊FecB++型成纤维细胞Cas9 RNPs电转染的突变检测结果显示,纯化的两个Cas9 RNPs都具有基因组编辑活性。说明本研究获得的Cas9 RNPs在体外和细胞内都具有良好的酶活性,但未能区分绵羊FecB基因型。

CRISPR/Cas9基因编辑系统在食药用真菌中的研究进展

CRISPR/Cas9是目前最成功的基因组精准编辑技术。迄今为止至少在9种食药用真菌中已有相关的应用报道,包括刺芹侧耳(杏鲍菇)、糙皮侧耳(平菇)、双孢蘑菇、灵芝、裂褶菌、灰盖鬼伞、金针菇、蛹虫草和竹黄菌。本文综述了CRISPR/Cas9系统的工作原理及递送策略,针对在食药用真菌中应用存在的一些问题进行分析,并提出优化方案。最后借鉴目前CRISPR技术发展的前沿方向,如多基因编辑、碱基编辑、引导编辑、转录调控等,对未来在食药用真菌领域的应用前景进行了展望。

基于原生质体的谷子CRISPR/Cas9基因编辑系统优化

为了优化和筛选谷子中高效的CRISPR/Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISRP-associated nuclease 9)基因编辑系统,针对谷子八氢番茄红素脱氢酶基因(SiPDS)设计6种gRNA(gRNA1—gRNA2针对外显子1,gRNA3—gRNA6针对外显子12),构建多种CRISPR/Cas9基因编辑系统,通过聚乙二醇(PEG)介导的方法转入谷子原生质体中,然后利用开发的大规模平行测序技术快速检测它们对SiPDS的突变效率。结果表明,采用7 d谷子黄化苗幼茎建立的原生质体转化系统的转化效率较高,为50.44%~57.36%。将Super启动子(SP)、谷子内源的泛素启动子(Ubi)分别驱动Cas9基因的基因编辑系统转入谷子原生质体中,发现两者对SiPDS基因的突变效率分别为0.5%、5.5%。随后采用Ubi启动子驱动Cas9基因,比较单一gRNA、双gRNA和tRNA结构的基因编辑系统对SiPDS基因的突变效率,发现双gRNA基因编辑系统Ubi-dgRNAE1和Ubi-dgRNAE12的突变效率分别较单一gRNA基因编辑系统提高了1.66倍和1.11倍;tRNA基因编辑系统Ubi-tRNA的突变效率较单一gRNA基因编辑系统提高了5.87倍,为51.24%,且Ubi-tRNA可同时针对多个位点进行编辑,其多位点突变频率为3.23%。比较gRNA3、gRNA4、gRNA5体外转录产物分别与Cas9蛋白混合制成的核糖核蛋白(RNP)复合物的体外切割活性,发现RNP-gRNA5复合物体外切割活性最高,其对SiPDS基因的突变效率是2.0%,并且引起的突变类型主要为小于3 bp的缺失。

CRISPR/Cas9基因编辑技术在食用菌中的应用现状

CRISPR/Cas9基因编辑系统是一项通用的基因修饰技术,是植物、动物、真菌以及微生物的功能基因和遗传育种研究的重要技术。本文介绍了该技术在食用真菌的基因研究和遗传育种中的应用现状,包括Cas9和sgRNA的递送和表达策略、遗传转化方法、突变体筛选以及DNA双链断裂后的靶位点的修复策略。同时总结了该技术在食用菌中应用所面临的主要问题及其优化策略,并结合个人研究背景展望了其未来在食用菌研究中的应用价值。

基于体外组装核糖核蛋白形式的CRISPR/Cas9基因编辑方法研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas(CRISPR-associated)系统是近年来发展起来的新型的基因编辑技术,在生物医学领域得到广泛应用。CRISPR/Cas9系统需要在gRNA存在的条件下通过Cas9蛋白实现对基因组的定点编辑,通常情况下以慢病毒感染或质粒转染等方式提供Cas9和gRNA。但是,这些方式容易引起免疫反应及基因片段不可控插入,存在一定的风险,限制了CRISPR/Cas9技术在机体的应用。近年来发展起来的基于体外组装的核糖核蛋白(ribonucleoprotein,RNP)转导入胞的策略由于快捷安全、编辑的脱靶率低等优势引起广泛关注。对Cas9 RNP的转导方式及其应用进行了总结,并就其目前存在的问题进行探讨,以期为CRISPR/Cas9技术的进一步发展提供依据,为拓展其应用奠定基础。

应用于基因编辑的核糖核蛋白复合体的构建与活性验证

CRISPR/Cas9基因编辑技术具有操作简单、成本低廉和编辑效率高等优点,已经被广泛应用于动物、植物、微生物的基因编辑研究。在该技术体系中,发挥核酸剪切功能的是Cas9蛋白和guideRNA(gRNA)组装而成的核糖核蛋白复合体,即RNP(ribonucleoprotein)复合体。目前,应用体外组装的RNP复合体直接递送进入受体细胞进行基因编辑的研究越来越多,成为提高编辑效率、降低脱靶率的有效手段。本研究以获得具有高效剪切活性的RNP复合体为试验目的,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了Cas9蛋白,并通过His-tag亲和树脂对重组Cas9蛋白进行了纯化;同时,通过T7转录试剂盒对gRNA进行体外转录和纯化,使纯化的Cas9蛋白和gRNA自发组装成RNP复合体,经体外活性检测,RNP复合体具有很好的DNA双链剪切活性;将其与donor DNA共同转化到黑曲霉菌株,成功敲除了目标蛋白,编辑效率达到90%以上。本研究获得的RNP复合体,可以应用于丝状真菌的基因编辑,节约了试验时间与成本,并推动RNP介导的基因编辑技术在更多领域的应用。