利用CRISPER/Cas9技术构建肝脏特异性敲入Lcat基因小鼠

目的：通过 CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术构建卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（lecithin-cholesterol acyltransferase， LCAT）基因敲入C57BL/6小鼠并与肝脏特异性表达Cre的转基因小鼠配繁得到肝脏特异性敲入Lcat基因C57BL/6小鼠模型。 为Lcat基因在肝脏相关代谢疾病发生机制的研究提供动物模型。方法：利用CRISPR/Cas9技术构建Lcat基因敲入小鼠；利用肝脏特异性表达Cre的转基因小鼠与Lcat基因敲入小鼠交配得到肝脏特异性敲入Lcat基因小鼠；通过PCR法鉴定小鼠的基因型 ；利用实时荧光定量 PCR（real-time quantitative PCR，qPCR）和 Western blot 技术验证 Lcat 基因的 mRNA 水平和蛋白水平。 结果：PCR结果显示肝脏特异性敲入Lcat基因的小鼠模型构建成功；qPCR结果显示Lcat基因在肝脏中特异性高表达；WB结果显示，与对照组小鼠相比，LCAT蛋白在肝脏特异性敲入Lcat的小鼠肝脏中有明显更高的表达。结论：成功构建肝脏特异性敲入Lcat基因小鼠，为在动物水平探索Lcat基因在肝脏相关代谢疾病中的功能及相关发病机制提供研究平台。     

斑马鱼sat1.a突变体的鉴定

目的 在我们的前期研究工作中，通过Tol2转座子介导的插入突变，筛选到了一批组织特异性表达绿色荧光蛋白GFP的斑马鱼品系。其中一个品系Tol2：20141221t的GFP在神经系统中表达，但还没有鉴定到Tol2转座子插入到基因组什么位置，造成了哪个基因的突变。本文的主要研究目标就是对这一由Tol2转座子插入诱导的斑马鱼突变品系进行鉴定。方法 使用交错式热不对称PCR（thermal asymmetric interlaced PCR，TAIL-PCR）鉴定Tol2转座子插入的基因组位置；利用原位杂交检测被突变的基因的时空表达是否与该品系GFP表达具有一致性；筛选鉴定纯合体突变体，并进一步分析该基因突变造成的发育缺陷。结果 在该品系中，Tol2转座子插入到了亚精胺/精胺N1-乙酰基转移酶1a（spermidine/spermine N1-acetyltransferase 1a，sat1.a）的第八个内含子区域，致使sat1.a基因转录提前终止。我们筛选到了sat1.a纯合突变体，但是没有检测到明显的发育缺陷。结论 筛选鉴定的Tol2转座子介导的斑马鱼sat1.a突变体没有明显的发育缺陷，但可以作为研究神经系统发育的有力工具。     

利用CRISPR/Cas9系统建立叉头框G1基因敲除的人胚胎干细胞系

目的 采用成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9（CRISPR/Cas9）基因编辑技术构建叉头框G1（FOXG1）基因敲除的人胚胎干细胞系,研究FOXG1基因在人胚胎干细胞早期神经诱导过程中的作用。方法 利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,通过转染2个向导RNA（gRNA）诱导人胚胎干细胞FOXG1基因的大片段敲除,经单克隆筛选、测序分析和蛋白质印迹分析验证获得FOXG1基因敲除的人胚胎干细胞;通过细胞免疫荧光染色、qRT-PCR检测FOXG1基因敲除前后细胞在早期神经诱导过程中关键标志物配对框基因6（PAX6）、性别决定区Y框蛋白2（SOX2）和正小齿同源物2（OTX2）的表达。结果 利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功获得FOXG1基因大片段缺失的人胚胎干细胞,细胞免疫荧光染色、qRT-PCR结果均显示人胚胎干细胞早期神经诱导过程中的关键标志物PAX6、SOX2和OTX2的表达并未受FOXG1缺失的影响。结论 通过2个gRNA共转染可以快捷地诱导人胚胎干细胞FOXG1基因的大片段敲除。FOXG1基因缺失并不影响人胚胎干细胞的早期神经诱导。     

膀胱癌T24细胞中RUNX3基因对Smad4表达的影响

目的 观察RUNX3基因重组质粒转染人膀胱癌T24细胞后细胞增殖及凋亡的变化以及Smad4 mRNA表达的变化,探讨RUNX3基因与转化生长因子-β（TGF-β）/Smad信号通路在膀胱癌发生机制中的作用。方法 构建pIRES-EGFP-RUNX3质粒,将T24细胞分空白对照组（不转染）和空载体质粒组以及重组质粒组。空载体质粒组和重组质粒组细胞分别转染pIRES-EGFP和pIRES-EGFP-RUNX3,转染24 h后采用荧光显微镜观察细胞形态的变化;流式细胞仪检测细胞凋亡情况;RT-PCR检测各组细胞RUNX3、Smad4基因mRNA表达水平。结果 成功构建pIRES-EGFP-RUNX3重组质粒,显微镜观察发现转染组均出现细胞死亡,重组质粒组出现凋亡细胞;转染24 h后空白对照组凋亡率为（3.23±0.45）%,空载体质粒组为（8.98±1.62）%,重组质粒组为（43.61±2.69）%;RUNX3 mRNA仅重组质粒组有表达（2.79±0.36）,重组质粒组Smad4 mRNA较另两组表达上调(P <0.05)。结论 转染RUNX3基因可上调膀胱癌T24细胞中Smad4 mRNA的表达,且能抑制细胞增殖并促进其凋亡,抑癌基因RUNX3可能通过TGF-β/Smad信号通路参与对膀胱肿瘤细胞增殖与凋亡的调控。     

高原人群CYP2C9和VKORC1基因多态性及其与华法林用药剂量的相关性研究

目的 探讨高原人群基于中国人群华法林用药剂量计算公式（PRC模型）和国际华法林遗传药理学协会推荐的亚裔人群华法林剂量计算公式（IWPC模型）两种模型预测剂量的准确性及其临床应用价值。方法 回顾性分析曲靖市第一人民医院2016年10月—2020年1月375例行华法林代谢基因多态性检测患者的临床资料。通过qRT-PCR检测CYP2C9和VKORC1基因多态性,记录患者基本信息和临床用药情况,采用两种模型计算预测剂量并分析其与维持剂量［国际标准化比值（INR）稳定维持在2.0～3.0范围内时所服用的华法林剂量］的相关性,评估两模型预测的准确性。结果 在实际治疗过程中患者是否选择服用华法林进行抗凝,通常与患者的性别、身高、吸烟史、是否合并房颤、是否注射低分子肝素钙无关,而与患者年龄、体重、体表面积（BSA）、初INR、是否置换主动脉瓣膜、是否服用阿司匹林、利伐沙班或氯吡格雷相关。375例患者CYP2C9和VKORC1基因频率符合Hardy-Weinberg遗传平衡定律,其中CYP2C9基因*1/*1（AA）、*1/*3（AC）及*3/*3（CC）基因型频率分别为93.07%（349/375）、6.93%（26/375）和0.00%（0/375）,VKORC1-1639基因AA、AG和GG基因型频率分别为82.66%（310/375）、16.27%（61/375）和1.07%（4/375）。无论是使用PRC还是IWPC模型,除CYP2C9*1/*1 & VKORC1AA（n =289）组与CYP2C9*1/*3 & VKORC1AG（n =5）组预测剂量的差异无统计学意义（P >0.05）外,其他所有基因型组预测剂量两两比较均有差异（P <0.05）。在收集到维持剂量的174例患者中,CYP2C9*1/*1 & VKORC1 AG和CYP2C9*1/*1 & VKORC1 GG组维持剂量分别为［（3.41±1.01）mg,n =30］和［（4.75±0.35）mg,n =2］,均高于CYP2C9*1/*1 & VKORC1 AA组［（2.59±0.73）mg,n =136］（P <0.05）;CYP2C9*1/*3 & VKORC1 AA组维持剂量为［（2.00±0.53）mg,n =5］,低于其他基因型组合（P <0.05）。PRC和IWPC模型预测准确性分别为72.99%（127/174）和62.64%（109/174）;Pearson相关系数（r₁ =0.546,r₂ =0.567）;决定系数（R₁²=0.298,R₂²=0.322）。两个模型预测剂量间无差异（r =0.839,P >0.05）。结论 携带CYP2C9*3等位基因的患者对华法林更敏感,所需华法林剂量较低,而携带VKORC1-1639 G等位基因的患者需要更高剂量的华法林才可以获得有效的抗凝疗效。基因组学预测剂量可为临床使用华法林剂量提供依据,提高抗凝治疗的安全性和有效性。     

利用CRISPR/Cas9技术敲除HeLa细胞中YAF2基因

目的 利用CRISPR/Cas9技术建立YAF2（YY1 associated factor 2）基因敲除的宫颈癌HeLa细胞株,用于YAF2基因在宫颈癌细胞中分子功能的研究。方法 首先利用CRISPR/Cas9序列设计网站,设计两对靶向YAF2基因第2外显子不同位点的向导RNA（single-guide RNA,sgRNA）。化学合成sgRNA寡核苷酸序列,分别克隆至质粒pX335中,测序确认插入片段正确的克隆。先用一对重组载体转染HeLa细胞,7天后,再用另一对转染HeLa细胞,第2对转染3天后,取培养细胞的2/3提取基因组DNA,对敲除位点附近的片段进行PCR扩增后通过DNA测序对敲除效率进行分析,剩余细胞在96孔平板上通过有限稀释法筛选YAF2敲除的细胞株。用蛋白质免疫印迹实验初步鉴定YAF2蛋白质表达缺失的细胞克隆,提取其基因组DNA,对敲除位点附近的序列进行PCR扩增,将扩增产物克隆至pGEM-T easy载体,通过DNA测序确认YAF2基因纯合敲除的细胞株。结果 成功构建两对针对人YAF2基因第二外显子的pX335-sgRNA质粒;PCR产物测序证明两对重组载体均有YAF2基因敲除活性;得到2株YAF2敲除的HeLa细胞株。结论 利用CRISPR/Cas9技术在HeLa细胞中成功敲除YAF2基因,为在HeLa细胞中研究YAF2的分子功能奠定基础。     

尿刊酸修饰的壳聚糖介导野生型p53基因转染对人肺腺癌细胞系H1299增殖和凋亡的影响

目的： 研究尿刊酸修饰的壳聚糖(UAC)介导野生型p53(wt-p53)基因转染对人肺腺癌细胞系H1299(p53基因缺失)的增殖抑制和凋亡诱导作用。方法： UAC介导wt-p53基因转染H1299细胞后,采用荧光显微术、RT-PCR法和Western blot法分别检测细胞内绿色荧光蛋白(GFP)、wt-p53 mRNA和蛋白的表达,并通过MTT法分析基因转染对细胞的生长抑制作用,DAPI染色法和琼脂糖凝胶电泳法评价其对细胞的诱导凋亡作用。结果： UAC介导wt-p53基因转染H1299细胞后,大量细胞表达GFP,细胞内wt-p53 mRNA和蛋白表达水平明显上调,细胞生长受到显著地抑制,凋亡细胞数量明显增加,并有清晰的DNA梯状条带出现。结论： UAC介导wt-p53基因转染能够显著地抑制人肺腺癌细胞系H1299的增殖,并诱导其凋亡。     

家族性良性慢性天疱疮一家系及ATP2C1基因突变分析

目的 报道家族性良性慢性天疱疮一家系,并对ATP2C1基因突变进行分析。方法 收集家族性良性慢性天疱疮家系成员的一般资料,进行临床调查,绘制家系图谱。采用PCR及Sanger直接测序法对该家系中4例患者的ATP2C1基因进行检测,并以该家系3例健康者和100例无亲缘关系的正常人作为对照。结果 4例家族性良性慢性天疱疮患者ATP2C1基因的第21号外显子的第472位核苷酸由G变为A,该突变导致原先158位的天冬氨酸变为天冬酰胺（p.Asp158Asn）的错义突变。而家系中健康对照及无亲缘关系的正常人均未发现该突变。结论 ATP2C1基因的第21号外显子的第472位核苷酸由G变为A是ATP2C1基因新的突变位点,可能是家族性良性慢性天疱疮家系发病的主要原因。     

转双价抗虫基因 Bt-CpTI 提高四倍体菘蓝对小菜蛾抗性

目的 将外源苏云金芽孢杆菌杀虫蛋白基因 CryIA(c) 和豇豆胰蛋白酶抑制剂基因 CpTI 共同转入四倍体菘蓝以获得鳞翅目昆虫小菜蛾抗性。方法 构建了以 CaMV 35S 为启动子,新霉素磷酸转移酶 (Npt-Ⅱ) 为选择标记,带有 CryIA(c) 基因和 CpTI 基因的植物表达载体 pGBI121S4ABC 并转入根癌农杆菌 LBA4404。采用叶盘法遗传转化四倍体菘蓝。转基因再生植株经 PCR 和 Southern 杂交检测,并进行抗小菜蛾实验。结果 T₀ 代转化四倍体菘蓝的双基因阳性转化率达到 16.67%。Southern 杂交检测结果表明外源 CryIA(c) 基因和 CpTI 基因均已经随机整合到转基因菘蓝的基因组中。与野生对照相比,转基因四倍体菘蓝对小菜蛾显示出明显抗性。结论 转双价抗虫基因 Bt-CpTI 是提高四倍体菘蓝对小菜蛾抗性的有效手段。     

基于CRISPR/Cas9技术构建严重联合免疫缺陷小鼠

目的 应用CRISPR/Cas9技术靶向敲除编码小鼠T、B细胞的Rag2基因及编码NK细胞的IL2rg基因,构建T、B细胞及NK细胞联合免疫缺陷小鼠。方法 根据Genbank报道的Rag2及IL2rg基因序列,分别针对其外显子设计25 bp左右的sgRNA并进行合成, sgRNA退火后克隆入pX330载体。Rag2-sgRNA、IL2rg-sgRNA及Cas9重组质粒体外转录为mRNA后显微注射入BALB/c小鼠受精卵细胞,受精卵细胞移植到受体动物获得子代小鼠,首建鼠（F0）与野生型小鼠交配获得F1代小鼠,突变的F1代小鼠互交后筛选F2代纯合子小鼠。通过基因测序、流式细胞技术及接种人源性肿瘤细胞系方法检测子代小鼠基因型和表型。结果 成功构建了Rag2-sgRNA、IL2rg-sgRNA重组质粒并对其进行了体外转录,mRNA显微注射并移植后获得57只F0小鼠。连续交配后,获得F2代纯合子小鼠。序列分析表明子代小鼠中IL2rg有两个基因型,分别是10 bp和11 bp的缺失突变;而Rag2只有一个基因型,为8 bp的缺失突变。与野生型BALB/c小鼠相比,小鼠外周血中CD3、B220及NKp46阳性细胞数量明显降低。接种人乳腺癌细胞系SKBR-2HL后,肿瘤生长良好,且随着时间延长肿瘤组织逐渐增大。结论 利用CRISPR/Cas9技术可有效实现BABL/c小鼠体内Rag2、IL2rg基因突变,并导致小鼠T、B及NK细胞功能异常。     

利用CRISPR/Cas9技术构建miRNA-29b1基因敲除小鼠的研究

目的 应用CRISPR/Cas9技术构建miRNA-29b1基因敲除小鼠。方法 针对miRNA-29b1基因设计一段sgRNA,sgRNA和Cas9体外转录后显微注射至C57BL/6小鼠受精卵细胞。小鼠出生后取其基因组DNA进行测序以鉴定基因型,同时取小鼠心、肝、脾、肺、肾等脏器研磨后提取总RNA,通过real-time PCR分析miRNA-29b1在这些脏器中的表达。结果 设计了20 bp的miRNA-29b1sgRNA并与Cas9一起进行了体外转录,显微注射小鼠受精卵细胞后获得miRNA-29b1基因突变小鼠。测序结果表明突变小鼠有两种基因型,一种为10 bp的缺失突变;另一种为22 bp的缺失突变,同时伴有3 bp的插入突变。与野生型小鼠相比,基因突变小鼠心、肝、脾、肺、肾等组织中miRNA-29b1表达量下降明显。结论 应用CRISPR/Cas9技术成功构建miRNA-29b1基因敲除小鼠。     

利用CRISPR-Cas9系统敲除小鼠黑色素瘤细胞系MATP基因的初步研究

目的利用CRISPR/Cas9系统,敲除小鼠黑色素瘤细胞系的MATP基因,为MATP基因的功能研究奠定基础。方法利用http://crispr.mit.edu/网站,设计针对MATP的特异性引物,并将引物链接到pCAS9/gRNA1载体。将阳性载体转染小鼠黑色素瘤细胞系B16F10,利用无限稀释的方法获得转染后的单克隆细胞株。提取不同细胞株的基因组,通过测序的方法进一步筛选出发生MATP基因切割的细胞株,并利用Western-blot的方法验证MATP的表达情况。结果成功获得了3株MATP基因敲除的细胞株,Western-blot结果表明,该细胞株不表达MATP蛋白。结论利用pCAS9/gRNA1载体,可以实现B16F10细胞系MATP基因的敲除。     

基于CRISPR-Cas9定向编辑TRAC基因的研究

目的 针对人源TCRα C基因(TRAC)进行CRISPR/Cas9-gRNA的设计,并验证设计的gRNA的有效性及其脱靶率.方法 利用CRISPR网站(http://crispr.mit.edu/)提供的靶向编辑位点筛选工具,针对TCRα C区各设计出了3个编辑位点,并据此构建CRISPR-Cas9-TCR敲除质粒,将构建好的质粒转染293T细胞系,通过流式细胞术结合PCR产物的T-A克隆测序等方法验证各个gRNA序列的编辑效率.再根据所预测的潜在脱靶位点,设计相应的上下游引物进行PCR扩增后测序,检测其是否出现脱靶.结果 在3组针对TCRα C区的gRNA中,site2-gRNA的编辑效率最高,并且无脱靶现象.结论 针对人源TCRα C基因设计的site2-gRNA对TCRα C区具有很好的编辑效果,且无脱靶现象,为消除杂合TCR分子的产生和改善TCR修饰的T细胞(TCR-T)过继性免疫治疗奠定了基础.     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在肿瘤耐药研究中的应用进展

成簇规律间隔短回文重复序列/CRISPR相关核酸酶9(CRISPR/Cas9)基因编辑系统是存在于细菌和古生细菌中的一种抵御外源DNA入侵的适应性免疫反应系统.与传统的锌指核酸酶(ZFN)和转录激活样因子效应物核酸酶(TALEN)基因编辑技术相比,CRISPR/Cas9操作更加简便、高效.目前,该技术已在肿瘤耐药研究中得到广泛应用,包括乳腺癌和白血病耐药等诸多方面.CRISPR/Cas9技术的应用虽仍存在脱靶效应等问题,但其应用前景非常广阔.本文就其在肿瘤耐药研究方面的应用进行综述.     

运用CRISPR/Cas9技术构建PCSK9点突变家兔模型

目的：运用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）点突变家兔模型。方法：根据PubMed基因蛋白数据对人和兔的PCSK9蛋白功能区进行Blast分析,发现人PCSK9基因的386S（丝氨酸）氨基酸功能区与兔PCSK9基因的485S同源。根据家兔PCSK9基因的485S对应的碱基替换位置及序列分析结果设计3条单链向导RNA和1条单链寡核苷酸供体模板。将合成的单链向导RNA、Cas9 mRNA和单链寡核苷酸供体共同注射入家兔受精卵细胞质内并将胚胎移植入待孕母兔体内。对获得的F0代兔进行PCR、TA克隆、脱靶检测以鉴定PCSK9^S386A是否突变成功。利用获得的PCSK9^S386A基因点突变家兔进行繁殖,扩大群体。结果：共获得15只F0代兔,其中1只为PCSK9^S386A点突变纯合子,2只为PCSK9^S386A点突变杂合子,且该突变可以稳定遗传。结论：利用CRISPR/Cas9技术成功构建了PCSK9^S386A点突变家兔模型,为探究PCSK9功能减弱的分子机制,开发可靠、有效的诊断和治疗措施提供了良好的动物模型。     

半夏凝集素基因的克隆与氨基酸序列初步分析

目的 克隆半夏凝集素基因并对其氨基酸序列生物信息与已报道相关基因进行对比分析,为抗虫基因利用和转基因育种研究奠定基础。方法 根据已报道的植物凝集素基因序列设计特异引物,以半夏叶片DNA为模板进行PCR扩增,获得特异性片段,将其连接到测序载体上,进行序列测定,用分析软件分析序列信息。结果 克隆1 069 bp的半夏凝集素基因(pta),开放阅读框全长804 bp,编码268个氨基酸残基;预测相对分子质量和等电点分别为2.91×10⁴和7.77,功能区完整,具有1条信号肽和3个甘露糖结合区;已在GenBank中登记（登录号AY725425）。结论 克隆的半夏凝集素基因序列信息完整,具有典型的甘露糖结合位点,可以作为抗虫基因用于抗虫育种。