科學研究必備工具之高效基因剪刀CRISPR—新聞—科學網

2021-01-09 科學網

 

作為生物學新寵，CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)與ZFN、TALEN並稱為三大基因編輯工具。CRISPR操作簡單，研究人員能更快、更經濟地實現基因組特定位點的編輯。

憑藉過去10年在基因組編輯領域的豐富經驗積累以及專業的生物信息學平臺，默克已成功設計出覆蓋人類、小鼠和大鼠三個物種所有基因的CRISPR/Cas9，並提供在線定製服務。此外，默克與Sanger Institute (Cambridge, UK) 合作開發了人、小鼠全基因組CRISPR 文庫，以幫助科學家實現基因功能的快速篩選、規模化的模型建立以及藥物作用篩選等。

CRISPR最早在細菌和古細菌中被發現，是成簇的、規律間隔的短回文重複序列。在CRISPR 位點附近，還存在一系列CRISPR相關基因(CRISPR-associated, Cas)。科學家認為CRISPR-Cas系統很可能是生物體為應對病毒和質粒不斷攻擊而演化來的獲得性免疫防禦機制，因為它不但具有真核細胞的特異性和記憶性，還具有原核細胞特有的可遺傳性。

2013年，勞倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）的科學家發現其具有基因組編輯的功能（Science）。科學家們利用CRISPR系統的機理研發基因工程技術，成功地對動植物細胞的目標基因進行添加、刪除、激活或抑制。

鑑於操作簡便又高效，CRISPR技術如風暴般席捲全球，成為最熱門的新一代基因組編輯工具。與TALENs (轉錄激活樣效應核酸酶)或ZFN（鋅指結構域核酸酶）等方法相比，CRISPR不僅能精確有效地編輯人類幹細胞，並且在實驗的所有靶基因上具有更顯著的效應。構建一隻轉基因小鼠，使用傳統的基因編輯方法需要半年時間，而使用CRISPR技術，一個月就能搞定！

2016年7月，華西醫院盧鈾教授研究小組獲得批准開展全球首個CRISPR人體實驗。幾乎是同期，Salk研究所首次報導了應用CRISPR對非分裂細胞的基因編輯，為非分裂細胞的遺傳性疾病的患者帶來了曙光。CRISPR技術應用發展日新月異，掌握這門技術必將為科學研究帶來更多的可能性。

默克獨有的在線設計工具讓用戶可根據CRISPR/Cas靶定的要求，識別人、小鼠和大鼠外顯子中的最佳靶位點，從而最大限度減少了脫靶效應。為幫助科學家更快、更經濟的方式實現基因篩選與基因編輯，默克公司還推出了一系列CRISPR/Cas9系統工具，為您的科研工作如虎添翼。

1.CRISPR Sanger 全基因組文庫

默克與Sanger Institute (Cambridge, UK) 合作開發了人/小鼠全基因組CRISPR文庫，擁有其獨家經銷權。該CRISPR文庫含有38萬個克隆，涵蓋了16000個蛋白編碼基因。此外，默克還提供Mission shRNA文庫，以及shRNA和CRISPR的文庫組合，滿足科研工作者多種需要。

2.SygRNA™-Cas9核糖核蛋白（RNP）系統

傳統的CRISPR-Cas9系統存在脫靶效應，表達Cas9蛋白也可能引發免疫應答。默克開發的Cas9核糖核蛋白(RNP)系統能夠有效降低脫靶風險，提高基因編輯的特異性。RNP由Cas9蛋白與引導RNA（crRNA and tracrRNA）兩部分組成。引導RNA讓RNP短暫結合一個獨特的23bp序列，從而實現對特定序列的編輯。

3.Cas9/gRNA單質粒系統

默克將傳統的雙質粒體系改造成單質粒載體系統，大大降低轉染難度，最大限度地增加轉染效率；通過2A肽策略使GFP與Cas9共表達，可以實現對陽性細胞的富集，給您帶來事半功倍的效果；優化配置的啟動子則可大大提高gRNA和Cas9在細胞內的表達效率。

4.Cas9-D10A雙切口酶系統

經過改造的Cas9-D10A雙切口酶配合使用一對gRNA，分別在相對的兩條DNA鏈上產生切口，從而形成功能性的雙鏈斷裂。這種設計能最大限度降低脫靶效應。預設計的CRISPR雙切口酶系統適用於人、大鼠、小鼠基因組，針對其他區域和物種的設計可進行個性化定製。

5.高度純化的RNA系統

純化的gRNA和Cas9 mRNA直接用於胚胎顯微注射，可避免啟動子不兼容性和質粒隨機整合的風險，尤其適用於胚胎注射以及對dsDNA敏感、存在啟動子細胞不兼容的細胞。因此，CRISPR RNA 形式是構建轉基因動物模型和在乎基因組質粒整合風險的科研人員的理想選擇。

此外，還有適合各類CRISPR產品的陽性和陰性對照，以及詳細的技術介紹和應用說明。點此獲取更多CRISPR/Cas9技術信息和參考文獻

默克公司獲得了由隸屬於麻省理工學院和哈佛大學的Broad研究所授予的CRISPR/Cas9技術非獨佔許可智慧財產權，從而可以製造、使用並分銷先進的基因編輯工具CRISPR/Cas9，並將其應用於多項研究中，包括改良植物和動物模型、定製細胞系和對CRISPR/ CAS高通量基因篩選。

點此觀看默克CRISPR學術講座

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