CRISPR/Cas9技术敲除faf1基因对斑马鱼软骨及肌节发育的影响

目的 利用CRISPR/Cas9技术敲除斑马鱼faf1基因,并研究faF1基因对斑马鱼发育的影响.方法 针对斑马鱼faf1基因设计并制备gRNA,通过显微注射技术将gRNA与Cas9 mRNA混合注入斑马鱼单细胞胚胎中,通过酶切和基因测序技术筛选出发生突变的F0代斑马鱼,将其与野生型斑马鱼外交得到F1代杂合体斑马鱼,检测其可遗传突变类型,并用显微镜观察、记录每一代斑马鱼表型.结果 成功制备了faf1 gRNA和Cas9 mRNA.位于faf1 6号外显子的gRNA(gRNA6)能使faf1基因发生移码突变.筛选出可遗传突变类型(mutant 1,MU1)并观察到该杂合突变型斑马鱼有体细胞色素沉积延迟,受精后第4天开始尾部肌节出现“结节样”表型以及头颅缩小、舌骨小角角度增大等颅面软骨畸形的变化,并于受精后8～9d死亡.结论 利用CRISPR/Cas9敲除该基因产生了新的表型,即色素沉积延迟及尾部肌节部位出现“结节样”变化.     

斑马鱼3号染色体血红蛋白基因敲除对心血管发育的影响

目的：研究斑马鱼3号染色体血红蛋白基因敲除后心血管发育的差异及可能的机制。方法：利用CRISPR/Cas9敲除斑马鱼3号染色体血红蛋白基因hbba2到hbae3片段,获得杂合突变体斑马鱼(Hb^+/-)。检测Hb^+/-与野生型斑马鱼(WT)受精卵的血红蛋白含量及分布,观察血管的发育,统计两者5月龄红细胞数量,并采用成年斑马鱼心脏转录组测序分析,qRT-PCR进行验证。结果：Hb^+/-胚胎血红蛋白含量明显减少,且在受精后50 h的胚胎中异位分布。Hb^+/-腹部主血管与共同基静脉相对WT发育迟缓,肠下静脉发育更快,尾部节间血管增生;而Hb^+/-和WT成鱼红细胞数量的差异无统计学意义(P>0.05)。对成年斑马鱼心脏转录组分析发现,血红蛋白水平降低导致nos2b、cybb上调,hif3a下调,并激活了线粒体的代偿保护机制。结论：血红蛋白基因敲除影响了胚胎时期斑马鱼的血红蛋白水平和血管发育,通过调控基因表达和线粒体的补偿机制可维持成鱼的正常生理活动。     

Prpf40b基因缺失诱发大鼠心脏结构异常

目的 构建Prpf40b基因敲除大鼠,为该基因的生物学研究建立工具动物,同时初步探究该基因缺失后对心脏发育的影响.方法 利用CRISPR/Cas9技术构建Prpf40b基因敲除大鼠,测序及PCR技术鉴定敲除大鼠构建成功及仔代大鼠基因型.通过超声影像技术分析敲除大鼠心脏结构形态和功能改变,随后通过病理组织学观察分析该基因...     

应用CRISPR/Cas9和Cas9⁃D10A建立Nsun5基因敲除小鼠模型并分析脱靶效应

目的：为了检测CRISPR/Cas9系统的潜在脱靶效应,分别利用野生型Cas9和切口酶Cas9?D10A构建了RNA甲基转移酶Nsun5基因敲除小鼠模型,并对两种策略得到的F0小鼠进行脱靶分析,以比较两种敲除策略的特异性。方法：针对Nsun5基因第3外显子,设计1对sgRNA,将野生型Cas9 mRNA和切口酶Cas9?D10A mRNA分别同这对sgRNA混合后注入小鼠一细胞期受精卵中,实现靶基因敲除,比较两种Cas9得到的F0代敲除小鼠的脱靶效应。结果：利用CRISPR/Cas9和Cas9?D10A成功建立Nsun5基因敲除小鼠模型,对两种Cas9得到的F0代突变小鼠进行潜在脱靶位点分析,均未检测到脱靶位点的存在。结论：两种策略都成功构建了不含脱靶位点的Nsun5基因敲除小鼠模型,为进一步研究Nsun5的生物学功能打下基础。     

利用CRISPR/Cas9系统制备斑马鱼cbsb敲除模型

目的 采用成簇的规律性间隔的短回文重复序列(CRISPR)/Cas9系统对斑马鱼胱硫醚-β-合成酶b基因(cbsb)进行编辑,并制备稳定的斑马鱼cbsb敲除品系。方法 使用ClustalX软件分析斑马鱼cbsb编码蛋白(Cbsb)的保守结构域,利用生物信息学选取向导RNA(gRNA)靶点,体外合成并纯化gRNA和密码子优化的Cas9 mRNA,在刚受精的斑马鱼胚胎(1-cell期)中显微注射混合的gRNA和Cas9 mRNA,提取受精后3 d的斑马鱼幼鱼基因组,通过PCR扩增并测序分析靶点的切割效率,通过基因组扩增和测序筛选并获得cbsb敲除的稳定品系。结果 斑马鱼Cbsb与人、小鼠胱硫醚-β-合成酶(CBS)高度同源。在斑马鱼Cbsb保守结构域的编码序列处设计4个靶点,其中4#靶点具有高效的切割效率,利用该靶点制备并筛选获得多个cbsb敲除斑马鱼,选取-3+13 bps和-228 bps移码突变的两种品系,进一步筛选获得稳定的cbsb敲除品系。结论 利用CRISPR/Cas9系统成功制备了两种斑马鱼cbsb敲除的稳定品系,为进一步在斑马鱼活体中研究Cbsb的功能奠定了基础。     

Marcksl1基因敲除小鼠的建立及造血表型初步分析

目的 建立Marcksl1基因敲除小鼠,初步探究该基因缺失对造血系统发育的影响.方法 利用CRISPR/Cas9技术构建Marcksl1基因敲除小鼠,通过PCR技术以及Sanger测序方法鉴定小鼠基因型.通过将敲除小鼠与野生型小鼠杂交,分析敲除小鼠的传代情况.通过杂合子小鼠相互杂交,分析发育不同阶段纯合子、杂合子和野生...     

基于CRISPR/Cas9研究RFX6对斑马鱼胰腺发育的影响

目的 构建RFX6基因敲除斑马鱼动物模型及初步探究RFX6对斑马鱼胰腺发育的影响。方法 应用CRISPR/Cas9技术,设计针对靶点的gRNA,诱导靶点突变,经测序鉴定得到突变体。结果 成功构建了RFX6基因敲除斑马鱼动物模型,初步研究发现RFX6纯合突变体生长发育迟滞、体型瘦小、呈现糖尿病消瘦体型并且不能产生后代。结论 RFX6在斑马鱼胰腺的发育中占据重要地位,是控制斑马鱼胰腺发育的关键因子。     

利用CRISPR/Cas9系统建立斑马鱼Morn3基因敲除模型

目的：采用高效基因编辑系统CRISPR/Cas9对斑马鱼的Morn3基因进行编辑,以期建立Morn3基因敲除斑马鱼模型。方法：针对斑马鱼Morn3基因用生物信息学选取靶位点,构建gRNA表达载体并体外转录,将gRNA和Cas9mRNA混合物显微注射到斑马鱼单细胞期的受精卵中,24~48 h提取基因组DNA,PCR扩增出目的片段,限制性酶切法初步检测基因打靶情况,最后进行测序分析确定编辑效果。结果：取3个靶位点（M1、M2、M3）进行试验,选择gRNA浓度较高的M2和M3进行注射。限制性酶切及测序的结果显示M3已产生基因编辑效应。结论：本研究通过CRISPR/Cas9系统成功获得Morn3基因编辑的突变体,为进一步探讨Morn3基因的作用提供研究基础。     

β位淀粉样前体蛋白裂解酶2基因敲除斑马鱼动物模型的构建及其初步应用

目的 构建β位淀粉样前体蛋白裂解酶2(β-site APP-cleaving enzyme 2,BACE2)基因敲除斑马鱼动物模型并及其初步探索其应用。方法 运用CRISPR/Cas9技术,在斑马鱼中设计针对靶点的gRNA,使之诱导靶点突变,经测序鉴定得到突变体。结果 BACE2纯合突变体在早期部分无法存活,RT-PCR结果显示BACE2基因在斑马鱼的早期发育中持续表达。结论 BACE2基因敲除的斑马鱼动物模型将为进一步研究BACE2基因在斑马鱼胰腺发育中的作用和针对糖尿病的药物靶点筛选提供有效工具。     

CRISPR/Cas9文库筛选技术的发展及在肿瘤研究中的应用

近年兴起的CRISPR/Cas9［Clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）/CRISPR-associated（Cas）9］技术因其能快速、简便、精准地实现基因敲除、敲入、激活、干扰等编辑功能而成为一种强大的遗传筛选工具,目前已在各类细胞系和小鼠及斑马鱼等多种动物模型中得到大规模运用。利用CRISPR系统构建基因组文库进行高通量筛选,是研究疾病特别是肿瘤靶标基因的主要策略。本文就CRISPR/Cas9文库筛选技术的原理和发展,脱靶效应的改进方案,文库筛选的基本流程以及近年来该技术在肿瘤研究中的应用进行总结。     

应用CRISPR/Cas9技术制备Vasohibin-2基因敲除小鼠模型及验证

目的:利用Cas9/RNA system gene targeting技术高效构建Vash2基因敲除小鼠模型?方法:根据Vash2基因序列,设计2对Vsah2基因的单链向导RNA(single-guide RNA,sgRNA)引物序列并克隆进入pU57-T7-GDNA载体?利用T7 RNA聚合酶体外转录sgRNA和Cas9 mRNA?将体外转录的gRNA/Cas9 mRNA显微注射入小鼠受精卵,通过PCR和基因测序对Vash2移码突变进行检测和鉴定?繁育Vash2基因敲除小鼠并分析后代突变情况?结果:顺利构建表达sgRNA载体并体外转录,成功将有活性的sgRNA和Cas9 mRNA直接注射入受精卵?基因测序鉴定获得5只F0代初建鼠?选取5号鼠与野生型鼠回交,得到F1代鼠,再相互交配得到F2代鼠?PCR显示F2代鼠Vash2基因移码突变,成功建立Vash2基因敲除小鼠模型并传代繁育? 结论:通过Cas9/RNA systemgene targeting技术可以成功制备Vash2基因敲除鼠模型,是用于Vash2研究的有效工具?     

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 系统构建稳定敲除CBX2基因的A549细胞系

目的:利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除CBX2基因的A549细胞系。方法:设计针对敲除CBX2的short guide RNA（sgRNA）,并克隆到载体PX459中。将测序正确的重组质粒转染到A549细胞中,利用嘌呤霉素筛选转染阳性细胞并分离得到5个单克隆细胞系,通过Western blot方法检测构建的细胞系中CBX2蛋白表达情况。结果:成功构建了靶向CBX2的CRISPR/Cas9重组质粒,筛选出的5个单克隆细胞系中CBX2蛋白表达水平均显著下降。结论:成功利用CRISPR/Cas9 系统构建了稳定敲除CBX2基因的A549细胞系。     

基于CRISPR/Cas9技术建立敲除OSBPL2基因的HeLa细胞株

目的:利用CRISPR/Cas9技术构建OSBPL2基因敲除的稳定HeLa细胞株?方法:设计3个单导向RNA(single-guide RNA,sgRNA),分别靶向OSBPL2基因的第2?3和5外显子,以PGK1.1为载体,构建出3个重组真核表达载体?分别转染HeLa细胞后,使用嘌呤霉素进行阳性细胞筛选,CruiserTM敲除检测实验和测序共同检验载体靶向效率?选出靶向效率最高的质粒转染HeLa细胞,进行单克隆细胞培养,最后用Western blot 鉴定敲除效果?结果:sgRNA正确插入到PGK1.1载体,靶向第2外显子的重组载体转染HeLa细胞并筛选单克隆后,细胞未检测出OSBPL2蛋白的表达?结论:敲除OSBPL2基因的稳定HeLa细胞株构建成功?     

CRISPR技术发展及其在骨和软骨组织工程中的应用

由Cas9核酸酶和单向导RNA（sgRNA）组成的CRISPR/Cas9系统,可对sgRNA靶向的DNA序列进行缺失、插入和点突变等基因重编程操作,是新兴的基因编辑技术。此外,CRISPR/dCas9（Cas9核酸酶活性丧失的突变体）,仍保留sgRNA靶向结合DNA的能力,dCas9蛋白融合转录激活物（CRISPRa）后可激活目标基因表达,也可通过融合转录阻遏物（CRISPRi）抑制目标基因表达。CRISPR/Cas9系统的高效输送是限制其临床广泛应用的主要问题之一。病毒载体被广泛用于递送CRISPR/Cas9元 件;但就安全性、简便性和灵活性而言,非病毒载体研究更具吸引力。本文主要总结了CRISPR技术的原理和研究进展,包括CRISPR/Cas9的递送载体,递送模式以及递送过程的障碍,并回顾基于CRISPR技术在骨和软骨组织工程中的研究进展,讨论CRISPR技术在骨和软骨组织工程应用中面临的挑战和未来。     

利用改良的CRISPR/Cas9基因编辑系统构建HeLa细胞SND1基因敲除稳定株

目的:利用改良的CRISPR/Cas9基因编辑系统敲除HeLa细胞中SND1基因,构建HeLa细胞SND1基因敲除稳定株。方法:设计一对特异性识别SND1基因第二个启动子的上下游sgRNA,以PX462质粒为载体,构建出一对重组真核表达质粒。酶切和测序鉴定后,将一对重组质粒共同转染进入HeLa细胞中,使用嘌呤霉素进行阳性细胞筛选,挑取单克隆细胞进行培养。最后用Western Blot鉴定敲除效果。结果:sgRNA正确插入到PX462质粒载体中,转染并筛选单克隆后的细胞中没有SND1蛋白的表达。结论:成功构建出HeLa细胞SND1基因敲除稳定株。     

利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除4.1R基因的RAW264.7细胞株

目的 利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除4.1R基因的RAW264.7巨噬细胞株,为研究4.1R在巨噬细胞中的功能奠定基础.方法 根据CRISPR/Cas9靶向原理设计并合成3个特异性识别4.1R基因的向导RNA(sgRNA),构建sgRNA-lentiCRISPRv2重组质粒并转入293T细胞中制备sgRNA-Cas9慢病毒,慢病毒侵染RAW264.7细胞,嘌呤霉素筛选出阳性细胞并稀释至单克隆,Western blotting印记检测单克隆细胞中蛋白4.1R的表达,测序确认单克隆细胞中突变位点.结果 Western blotting印迹检测结果表明筛选出的1株单克隆细胞中蛋白4.1R的表达完全缺失;测序结果表明该细胞株中4.1R基因发生了19bp的缺失突变;并且4.1R基因敲除后,RAW264.7细胞的增殖能力显著增加.结论 本研究利用CRISPR/Cas9系统成功的干扰了巨噬细胞系RAW264.7细胞中4.1R的表达,为研究4.1R在巨噬细胞中的功能提供了有效工具.