人抑癌基因p53与PTEN的CRISPR-Cas9导向RNA靶点筛选与效率验证

目的：探讨应用新兴基因编辑技术规律性成簇的间隔短回文重复序列-核酸酶系统（CRISPR-Cas9）对人体内2个抑癌基因p53与PTEN进行编辑的可行性,并通过体外检测研究其编辑效果,为原代细胞向肿瘤细胞转化及建立人源化小鼠肿瘤模型提供实验研究工具。方法：序列分析确定p53及PTEN基因各亚型mRNA剪辑的共同外显子区域,针对该区域进行软件评分,设计选择针对p53及PTEN基因的CRISPR-Cas9导向RNA （sgRNA）靶点各2个,即p53-1、p53-2、PTEN-1和PTEN-2。构建共表达sgRNA与Cas9-P2A-GFP的CRISPR-Cas9质粒。选择处于对数生长期的293T细胞,将其分为对照组（未转染质粒的野生型293T细胞）和实验组（利用Lipofectamine2000转染sgRNA-Cas9-P2A-GFP共表达质粒的293T细胞）,流式细胞术分选实验组绿色荧光蛋白（GFP）阳性细胞（成功转染质粒的细胞）,2周扩增培养后提取基因组DNA,PCR扩增基因组DNA包含突变位点的区段,将扩增产物凝胶电泳后胶回收,连接至pEASY-Blunt Zero克隆载体中,转化,挑取单克隆菌斑培养,提取质粒DNA测序,对比对照组与实验组测序结果后确定RNA介导的特异基因位点突变效率。结果：转染sgRNA-Cas9-P2A-GFP质粒的实验组流式细胞术分选后GFP阳性率高达82%,与分选前（4%）比较明显升高（P<0.05）。对分选培养后的细胞提取基因组PCR,其中包含p53突变位点的扩增片段长度均为612 bp,而包含PTEN-1突变位点的扩增片段长度为667 bp,包含PTEN-2突变位点的扩增片段长度为947 bp。对比实验组基因测序结果与未经sgRNA-Cas9-P2A-GFP质粒转染的对照组野生型细胞测序结果,p53-1、p53-2和PTEN-2诱导的突变效率分别为54.5%、45.5%和33.3%。结论：针对人p53及PTEN基因设计的sgRNA p53-1、p53-2和PTEN-2能够在基因组水平较高效率地成功介导Cas9进行位点特异性的基因编辑。     

鼠原始生殖细胞报告基因系统的建立及验证

目的:构建小鼠原始生殖细胞（PGCs）报告基因系统。方法:根据CRISPR基因编辑技术结合同源重组原理,针对鼠Prdm1和Dppa3基因的翻译起始位点ATG附近位置分别设计一对sgRNA,并根据Cas9切割位点以及拟插入目的片段构建相应的用于同源重组的供体质粒,将sgRNA与Donor质粒同时转染入小鼠胚胎干细胞（ESCs）中,并利用质粒携带的抗性基因筛选出目标单克隆细胞,并进行基因型鉴定。结果:通过提取单克隆细胞的基因组DNA进行基因型鉴定,PCR和Sanger测序结果显示,单克隆细胞的基因组中,Prdm1和Dppa3基因翻译起始位点后分别成功插入eGFP和mCherry荧光蛋白编码序列。利用细胞因子诱导eGFP-Prdm1/mCherry-Dppa3mESCs（mouse ESCs）定向分化为mPGCs（mouse PGCs）,流式细胞仪检测显示诱导分化的mPGCs特异表达eGFP和mCherry荧光信号。结论:成功构建mPGCs报告基因系统,可用于后续研究mPGCs命运决定的分子机制,对于研究小鼠早期胚胎发育过程具有重要意义。     

利用改良的CRISPR/Cas9n double nick系统构建DPF2基因敲除的人胰腺癌PANC-1细胞株

目的 利用改良的CRISPR/Cas9n double nick系统构建DPF2基因敲除的PANC-1人胰腺癌细胞模型。方法 设计两对靶向DPF2基因第四外显子上下游的单链向导RNA(single guide RNA,sgRNA),化学合成sgRNA寡核苷酸序列,并克隆至pGL3-U6-sgRNA-PGK-puromycin真核表达质粒中。将克隆正确的DPF2-sgRNA重组真核表达质粒与Cas9真核表达载体pST1374-N-NLS-flag-linker-Cas9共转染至PANC-1细胞中,通过嘌呤霉素和杀稻瘟菌素筛选阳性转染细胞,进一步通过有限稀释法筛选获得单克隆细胞株。提取细胞基因组DNA对敲除位点进行聚合酶链反应（PCR）鉴定和测序鉴定。Western blot检测细胞中DPF2蛋白表达情况。结果sgRNA成功插入pGL3-U6-sgRNA-PGK-puromycin中且序列正确。PCR扩增鉴定和测序结果表明,PANC-1细胞中一段包括完整第四外显子在内的长度为401 bp的DPF2基因片段被敲除。Western blot检测结果表明,DPF2基因敲除细胞中的DPF2蛋白表达...     

利用CRISPR/Cas9技术体内标记示踪小鼠内源性NPC1L1蛋白

目的:对小鼠内源性NPC1L1蛋白进行标记和示踪,为研究体内胆固醇的吸收机制提供新的技术手段。方法:利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,针对小鼠NPC1L1基因的3′末端非编码区,设计不同sgRNA,利用细胞内的荧光素酶法,检测分析其Cas9/sgRNA核酸酶活性,筛选出高活性的sgRNA序列,经体外转录制备sgRNA和Cas9 mRNA。PCR扩增基因打靶的两侧同源臂,与FLAG-EGFP的编码cDNA一起克隆至打靶载体。经酶切和测序鉴定正确的打靶载体DNA与sgRNA、Cas9 mRNA一起显微注射入小鼠受精卵,移植至假孕小鼠体内自然发育;通过基因组DNA 的PCR和Southern 印迹分析,筛选、鉴定重组正确且无随机插入的子代小鼠。制备小肠组织冰冻切片,荧光显微镜下观察NPC1L1-EGFP的表达分布。结果:成功构建了NPC1L1基因敲入打靶载体,筛选了高活性的sgRNA,利用CRISPR/Cas9技术获得了对内源性NPC1L1蛋白C端进行FLAG和EGFP双重标记的子代小鼠,荧光显微镜下观察到该融合蛋白分布于小肠绒毛上皮细胞的刷状缘,与NPC1L1的分布特征一致。结论:成功实现了对小鼠内源性NPC1L1蛋白进行体内标记,为研究NPC1L1囊泡转运和胆固醇吸收机制提供了有效手段。     

CRISPR/Cas9联合Cre-Loxp系统建立VASN条件敲除的小鼠肝细胞系

目的：利用CRISPR/Cas9技术联合Cre-Loxp系统的条件性敲除策略构建VASN基因敲除的AML12小鼠肝细胞株。方法：在VASN基因第二外显子上下游设计靶点并合成gRNA序列,构建2个CRISPR/Cas9重组载体;设计构建VASN上下游分别带有Loxp序列和旁侧同源序列的供体载体donor DNA质粒;将3个质粒共转染至小鼠肝细胞AML12中,分离单克隆,提取基因组DNA,经PCR及测序鉴定获得稳定敲入Loxp序列的单克隆细胞株AML12-Loxp;将pALB-Cre质粒转染至AML12-Loxp,筛选建立敲除VASN基因的细胞系。结果：成功构建2个靶向敲除VASN基因的pX459-gRNA-VASN-1和pX459-gRNAVASN-2重组载体及一个供体载体;转染药筛后获得12个单细胞克隆,经测序,5个单克隆细胞实现VASN基因上下游精确敲入Loxp序列;同源重组敲入效率为41.6%;p ALB-Cre质粒转染后获得20个单细胞克隆,经PCR和测序获得12个VASN基因敲除的单克隆细胞,敲除效率为60%。结论：利用CRISPR/Cas9技术联合Cre-Loxp系统成功构建...     

一种快速获得Vav1基因敲除稳定细胞系的方法

目的建立一种快速获得Vav1基因敲除稳定细胞系的方法。方法构建针对小鼠Vav1基因的特异性打靶载体,利用脂质体转染法转染B16小鼠黑色素瘤细胞,使用流式细胞仪对GFP阳性单细胞进行分选,对得到的GFP阳性单克隆细胞使用直接裂解法获取基因组DNA,将其用于荧光PCR,产物通过毛细管电泳和分析后即可快速获知其基因型。结果使用以上方法在短时间内得到了大量GFP阳性单克隆细胞,从中随机挑选16个,通过荧光PCR检测其基因型,结果表明敲除效率为87.5%;通过测序对部分荧光PCR结果进行验证,发现其基因型结果完全正确。结论将CRISPR/Cas9基因编辑系统、流式细胞仪单克隆分选、荧光PCR和大批量DNA样本处理技术结合,可以短时间内在B16小鼠黑色素瘤细胞中获得大量Vav1基因敲除稳定单克隆细胞。     

成年狨猴肾脏细胞体外培养体系的建立及CRISPR/Cas9基因编辑的应用

目的建立成年狨猴肾脏细胞体外培养的培养体系,并将Cas9编辑系统初步应用于所培养的狨猴肾脏细胞,建立检测sgRNA切割活性的体系。方法取成年的狨猴肾脏,采用贴壁法、消化法得到狨猴肾脏细胞。对细胞进行生长曲线测定、转染试剂(Viafect和Lipo2000)及抗性(嘌呤霉素和杀稻瘟菌素)浓度筛选,将SIRT1的sgRNA质粒和Cas9质粒共转染狨猴细胞,提取基因组并对基因修饰目的片段扩增,并将扩增产物进行测序。结果建立狨猴肾脏细胞体外培养体系;ViaFect转染试剂转染率大于60%;细胞抗性筛选适宜浓度嘌呤霉素4μg/mL,杀稻瘟菌素8μg/mL;测序结果表明,从sgRNA的PAM序列附近开始出现突变峰,证明sgRNA成功引入突变。结论成功建立了狨猴肾脏细胞的体外培养、细胞转染和抗性筛选体系;CRISPR/Cas9可以用于狨猴肾脏细胞编辑,为基因修饰狨猴靶点选择提供依据。     

利用 CRISPR/Cas9技术构建人 MCT1基因敲除结肠癌 RKO 稳定细胞系及其生物学功能检测

摘要:目的 利用 CRISPR/Cas9基因编辑技术在人结肠癌细胞系 RKO 中稳定敲除 MCT1基因,并检测其生物学 功能。方法 将 CRISPRv2-MCT1-KO #1、CRISPRv2-MCT1-KO #2质粒转染至 RKO 细胞中,48h后用含嘌呤霉素 的培养液进行筛选,挑取单克隆细胞;利用 Westernblot和DNA 测序技术检测 MCT1基因表达情况;利用免疫荧光技术 检测 MCT1蛋白表达分布变化;通过乳酸试剂盒检测细胞内乳酸水平;通过细胞克隆形成实验以及 CCK-8实验检测细 胞增殖能力;通过 GSEA 软件分析 MCT1基因在结肠癌中可能参与的信号通路。结果 CRISPRv2-MCT1-KO 质粒成 功构建;Westernblot和 DNA 测序结果显示稳定敲除 MCT1基因的人结肠癌 RKO 细胞构建成功;与对照组相 比, MCT1基因敲除细胞的细胞膜上不能观察到 MCT1蛋白,且细胞内乳酸水平明显降低(P<0.01);MCT1基因敲除后 RKO细胞增殖能力明显减弱(P<0.01);GSEA 分析显示,MCT1可能通过氧化磷酸化、MYC信号通路促进结肠癌发生 发展。结论 通过 CRISPR/Cas9技术成功构建 MCT1基因稳定敲除的结肠癌 RKO 细胞系,可能成为研究 MCT1基因 在结肠癌发生发展中作用的有效工具。     

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.     

TALEN介导的MYH9 基因沉默及对细胞周期与凋亡的影响

目的利用TALEN技术敲除人胃癌细胞系MGC803细胞株MYH9基因,观察MYH9基因沉默后细胞周期及凋亡改变。 方法根据斯丹赛FastTALETM TALEN试剂盒说明书,设计并构建靶向MYH9基因的TALEN质粒对。通过质粒转染、DNA测 序、RT-PCR和Western blot等检测质粒活性,成功挑取MYH9基因敲低单克隆株,并对构建好的细胞株进行周期和凋亡检测。 结果成功挑选的MGC803单克隆细胞株未检测到MYH9基因完全敲除;MYH9基因敲低后,MGC803细胞周期受阻于G2/M 期（P<0.05）,早期凋亡增加（P<0.05）。结论利用TALEN技术成功构建MGC803细胞MYH9基因敲低单克隆株,该模型有助于 后期深入探讨胃癌MYH9基因功能。