基因編輯是一種遺傳工程技術,針對某個序列已知但功能未知的序列,通過改變生物的
遺傳基因,使其特定的基因功能喪失作用,通過研究對生物體造成的影響,進而推測出該基因的生物學功能。本文為你科普基因編輯三大技術:
基因敲除
進行DNA水平編輯。一般用於構建基因敲除鼠模型。
CRISPR/Cas9系統作為細菌和古
細菌的獲得性免疫系統,通過RNA介導特異性的切割外源
遺傳物質,用以對抗入侵的病毒和質粒。使用Cas9切口酶和一對sgRNA,兩個相近的切口造成DNA雙鏈斷裂,誘導細胞發生非同源末端連接修復,造成目的基因的突變。
CRISPR/Cas9技術自問世以來,取代「鋅指核酸內切酶(ZFN)」、「類轉錄激活因子效應物核酸酶(TALEN),成為科研、醫療等領域的有效工具」.一般通過體外轉錄得到sgRNA與cas9的mRNA,通過注射到原核期受精卵內,移植到假孕母鼠體內獲得基因編輯的小鼠進行基因功能研究。
構建方法:
確定待敲除基因的靶位點。
設計識別靶位點的識別的一對sgRNA。
構建可表達sgRNA的Cas9質粒。
體外轉錄sgRNA 和Cas9 RNA。
將sgRNA和Cas9 RNA直接注射入受精卵檢測sgRNA活性。
將有活性的sgRNA和Cas9 RNA直接注射入受精卵建立Founder。
將Founder自交得到F1代。
適用範圍:
製備敲除鼠,利用敲除鼠進行基因功能的研究;進行細胞水平敲除基因時,可以選擇慢病毒
載體,構建lenticrispr-v2質粒,通過包裝病毒進行細胞水平敲除。
基因敲減
RNA水平,是指通過降解具有同源序列靶基因的mRNA,達到阻止基因表達的作用。一般用於細胞水平敲減基因。
(1)RNA幹擾:
是
siRNA雙鏈結合一個核酶複合物從而形成所謂RNA誘導沉默複合物RISC。激活的RISC通過鹼基配對定位到同源mRNA轉錄本上,並在距離siRNA3』端12個鹼基的位置切割mRNA,該mRNA發生降解而導致基因表達沉默,是一種特異性的轉錄後基因沉默。
一般合成針對靶基因的siRNA,通過轉染的方法使之進入細胞內,使靶基因沉默。這一方法受轉染效率的影響較大。目前有不少基因的siRNA已經有商業產品,所以使用時買來就可以了,比較方便。
適用範圍:
一般通過公司合成後,通過轉染細胞進行細胞水平敲減。
(2)shRNA:
「短髮夾RNA」,shRNA包括兩個短反向重複序列,中間由一莖環(loop)序列分隔的,組成髮夾結構,由polⅢ啟動子控制。隨後再連上5-6個T作為RNA聚合酶Ⅲ的轉錄終止子。
構建shRNA的病毒表達
載體,常用的病毒
載體有腺病毒載體、腺相關病毒載體、慢病毒載體等,機制與質粒載體相似,利用了病毒感染細胞效率比較高的特點,解決了用質粒載體轉染效率低的缺陷。
構建方法:
shRNA設計:設計RNA幹擾序列是RNAi實驗的關鍵。
載體構建:可根據實驗需求選擇慢病毒、腺病毒載體。
轉染細胞:常用的方法包括磷酸鈣轉染、脂質體轉染、電穿孔轉染等
觀測GFP 螢光和穩定表達細胞系篩選:可用於帶有GFP標籤的質粒載體。
檢測RNA 幹擾效率:可以在蛋白水平或mRNA水平檢測RNA幹擾效率。
適用範圍:
一般通過構建慢病毒、腺病毒等進行細胞水平敲減。
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2017(第四屆)基因編輯與臨床應用研討會
會議時間:2017.6.9 -6.10 會議地點:上海
會議詳情: http://meeting.bioon.com/2017geneediting/