CRISPR/Cas9技术联合脂质体转染子宫内膜癌细胞单质粒基因敲除方法首次编辑免疫相关基因HLA-DRA

背景：HLA-DR基因异常表达与多种肿瘤的进展及预后相关,采用CRISPR/Cas9技术编辑子宫内膜癌HLA-DRA基因的研究目前国内外尚未见报道。目的：利用CRISPR/Cas9技术对HEC-1-A细胞的HLA-DRA基因靶向敲除,检测其敲除效率,并初步探索HLA-DRA基因的功能。方法：根据HLA-DRA基因序列,针对HLA-DRA外显子设计单链向导RNA（sg RNA）,分别将sg RNA、CRISPR/Cas9、增强绿色荧光蛋白和嘌呤霉素抗性克隆至YKO载体中,通过脂质体将sg RNA表达质粒转染到HEC-1-A细胞中。根据荧光表达,观察评估sg RNA敲除效果后,使用表达sg RNA的质粒进行转染,用最佳浓度的嘌呤霉素筛选,获得稳定的绿色荧光蛋白阳性表达细胞后,进行PCR、基因测序、转录组测序。结果与结论：经转染和嘌呤霉素筛选后,获得稳定表达绿色荧光蛋白的HEC-1-A细胞,对其进行Sanger测序分析,结果显示HEC-1-A细胞中HLA-DRA第一号外显子基因被定向敲除,对转录组测序结果进行差异基因筛选,根据筛选所得686个差异表达基因进行GO富集分析和KEGG富集分析,构...     

稳定敲除CACYBP/SIP基因的 MCF-7细胞株的构建及其细胞增殖的变化

目的利用CRISPR/Cas9系统构建CACYBP-/-乳腺癌MCF-7基因缺陷细胞株,并研究该基因敲除株对细胞增殖能力的影响。方法设计特异sgRNA序列,构建Lenti-CAS9-sgRNA-puro质粒,转染MCF-7细胞,puromycin抗性筛选,Cruiser检测sgRNA活性,极限稀释法筛选单克隆株,Western blot检测CACYBP/SIP蛋白的表达,Brdu和MTT试剂盒检测CACYBP/SIP缺失后细胞增殖能力。结果成功构建Lenti-CAS9-sgRNA-puro质粒,puromycin最佳筛选浓度为0. 9μg/m L,sgRNA1活性最高,获得的单克隆系测序唯一敲除CACYBP/SIP的MCF-7细胞株增殖能力减弱(P0. 05)。结论敲除CACYBP/SIP的MCF-7细胞株增殖能力减弱。     

Pklr基因敲除小鼠的构建及其糖脂代谢研究

目的 丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)作为糖酵解途径的关键限速酶之一,主要在肝脏和红细胞中表达,在糖脂代谢过程中发挥着重要作用.对于PK的研究目前主要集中在细胞实验与临床观察水平,动物模型的缺乏限制了对其进一步研究.因此该研究目的在于建立Pklr基因缺陷小鼠模型,并探索该酶在机体中与糖脂代谢的关系.方法 本研究利用CRISPR/Cas9系统,设计引物sgRNA1与sgRNA2,分别靶向LPK外显子1和共用外显子3.通过测序、实时定量PCR、Western印迹及PK活性测定试剂盒检测小鼠Pklr基因在转录、蛋白质和酶活性等不同层面上的变化,之后通过正常与高脂饮食,检测小鼠体重、白色脂肪及脾脏变化验证PK与糖脂代谢的关系.结果 经过检测发现,小鼠Pklr基因双位点发生基因编辑,与野生型小鼠相比,转录水平下降至24％,LPK蛋白几乎不表达,酶活性下降至33％,在基因、转录、蛋白质和酶活性不同层面上证明成功获得了Pklr基因缺陷小鼠模型,并且发现该基因突变纯合子小鼠在高脂饮食条件下显示出体重下降和白色脂肪积累(P值分别为0.0040、0.0200),同时两种饮食条件下脾脏重量都显著上升(P =0.0003).结论 利用CRISPR/Cas9系统成功构建了Pklr基因缺陷小鼠,并且该基因缺陷会导致异常的糖脂代谢.Pklr基因敲除小鼠模型为进一步探索PK在机体内调控机制与糖脂代谢的关系提供了平台.     

CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除HuT-78细胞PD-1分子对其增殖能力的影响

利用CRISPR/Cas9技术成功敲除人T细胞系HuT-78细胞中编码PD-1分子的基因PDCD1,并比较敲除了PDCD1基因的及对照组的HuT-78细胞增殖能力的差异。实验结果显示敲除PDCD1基因的HuT-78细胞的增殖能力不受PD-L1的影响,为将此技术应用于肿瘤免疫治疗提供了实验依据。     

CRISPR/Cas9介导下高效敲除SQSTM1/p62基因的Hela细胞模型的建立

目的 :探讨针对p62双sgRNA向导CRISPR/Cas9基因编辑效率。方法 :采用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功敲除p62基因,通过细胞有限稀释法和嘌呤霉素筛选,免疫印迹法验证双sgRNA和单sgRNA向导的基因编辑成功率;流式细胞仪验证p62缺失对Hela细胞凋亡的影响。结果 :免疫印迹分析得出双sgRNA导向的p62敲除效率高于单sgRNA导向的敲除,靶序列测序比对分析确认p62编码基因发生大片段缺失突变。H_2O_2处理稳定敲除的Hela细胞系显示,p62基因敲除能明显抑制Hela细胞H_2O_2诱导的早期细胞凋亡。结论 :成功建立了p62敲除的Hela细胞系,双sgRNA向导的CRISPR/Cas9基因编辑体系可能是一种更有效的编辑工具。     

基于CRISPR-Cas9的痘苗病毒高效重组体系的建立

目的:利用规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)-CRISPR相关蛋白9(CRISPR associated protein 9,Cas9)技术对痘苗病毒(vaccinia virus, VACV)胸...     

维生素D缺乏模型小鼠子宫转录组的测序分析

背景:近来发现维生素D受体广泛分布在卵巢、子宫等女性生殖系统,与自然流产及妊娠期糖尿病等不良妊娠结局密切相关,但其具体机制尚不清楚。目的:通过对维生素D缺乏小鼠子宫组织进行全转录组分析,寻找潜在差异表达miRNA及相关调控网络。方法:取雌性C57BL/6J小鼠18只随机分为2组,维生素D缺乏组给予维生素D缺乏饲料喂养,正常对照组给予维生素D充足饲料喂养,每周记录小鼠体质量。8周后检测小鼠血清中25,(OH)D₃和激素水平,对小鼠子宫组织进行苏木精-伊红染色并收集两组子宫组织进行转录组测序,进行基因本体、京都基因与基因组百科全书生物信息学分析。结果与结论:(1)两组小鼠间体质量无明显差异;与正常对照组相比,维生素D缺乏组小鼠血清25,(OH)D₃、雌二醇水平显著降低,睾酮水平显著升高;(2)子宫组织苏木精-伊红染色结果显示,维生素D缺乏组子宫内膜皱褶减少;(3)转录组测序结果共筛选出差异表达的miRNA25个,其中上调9个(如miR-541-5p和miR-205-5p),下调16个(如miR-378d和miR-708-5p);(4)同时维生素D...     

基于RNA-seq的db/db小鼠大脑皮质的转录组学分析

目的通过对db/db和野生型(WT)小鼠大脑皮质组织全转录组学分析,探索参与调节2型糖尿病诱导的脑功能障碍的差异表达基因(DEGs)及相关通路和网络。方法取雄性野生型WT和db/db小鼠各9只,在第8和24周检测小鼠的体质量和血糖,之后收集动物大脑皮质进行全转录组测序(RNA-seq),并进行DEGs,GO、KEGG及蛋白互作网络分析。结果与WT组相比,db/db组大脑皮质发生变化的306个转录本中有178个表达上调,128个表达下调。DEGs中,43个上调(如Clcnka和Trim17),59个下调(如Arih1和Nectin-3)。蛋白互作网络图中的13个枢纽基因均下调,且大多属于线粒体编码家族。同时,db/db小鼠在多项GO富集类别中具有显著差异,如细胞过程、细胞部分等。此外,KEGG功能富集结果显示DEGs在代谢、帕金森病(PD)、阿尔茨海默病(AD)等相关通路中高度富集,且这些富集通路中的DEGs主要影响了线粒体氧化磷酸化过程。结论揭示了2型糖尿病与中枢神经系统损伤之间的关系及潜在的相关基因、通路及网络。     

利用CRISPR/Cas9技术构建DOC-1R基因敲除的HEK-293稳转细胞系

目的利用CRISPR/Cas9技术敲除人胚肾(human embryonic kidney cell,HEK-293)细胞中DOC-1R,构建DOC-1R敲除的HEK-293稳转细胞系,用于进一步讨论DOC-1R的生物学功能。方法根据CRISPR/Cas9设计原则,设计向导RNA(single-guide RNA,sgRNA),构建表达载体,对sgRNA测序并转染包装HEK-293T收集上清液测定病毒滴度。前期用Cas9-puro慢病毒感染HEK-293,用已制备的DOC-1R慢病毒感染稳转Cas9的HEK-293,72 h后显微镜下观察HEK-293表达红色荧光蛋白,并用Western blot检测HEK-293中DOC-1R的表达以确定沉默效果。结果测序显示插入的sgRNA序列正确,表达载体成功构建,显微镜下观察到,90%以上HEK-293表达红色荧光蛋白,HEK-293中DOC-1R蛋白表达减少,确定了DOC-1R敲除效果最明显的序列为GCCTACCTATGCTGGCAGCA。结论利用CRISPR/Cas9技术成功构建DOC-1R基因敲除的细胞系,为进一步研究该基因的功能奠定了基础。     

应用CRISPR/Cas9系统构建敲除APE1基因的AC16心肌细胞株

目的应用CRISPR/Cas9系统构建敲除APE1基因的AC16心肌细胞株,为研究APE1在心肌细胞的功能提供研究基础。方法根据RISPR/Cas9靶向原理设计人APE1基因的导向RNA(sgRNA),构建sgRNA-LentiCRISPRV2重组质粒并转入293T细胞制备sgRNA-Cas9慢病毒;该病毒浸染AC16心肌细胞,嘌呤霉素筛选出阳性细胞并稀释至单克隆。免疫印迹法测定单克隆细胞中APE1蛋白表达。结果免疫印迹法检测的结果显示,筛选出的单克隆细胞的APE1蛋白表达完全缺失;PCR产物测序结果表明,靶向敲除APE1的心肌细胞,不存在sgRNA介导CRISPR-Cas9随机的核苷酸插入。结论应用CRISPR/Cas9系统成功构建了敲除APE1基因的AC16心肌细胞株。     

基于CRISPR/Cas9技术构建SETD2基因敲除鼻咽癌细胞株并分析其增殖特性

目的:基于CRISPR/Cas9技术构建SETD2基因敲除鼻咽癌(NPC)细胞株,并对该细胞株的增殖特性进行分析。方法:采用RT-PCR及Western blot检测永生化鼻咽黏膜细胞系NP-69及不同分化NPC细胞系CNE1、CNE2Z和C666-1中SETD2的表达情况,筛选出SETD2高表达细胞系CNE1。应用CRISPR/Cas9技术敲除CNE1细胞中的SETD2基因,筛选SETD2稳定敲除细胞株。采用CCK-8和平板集落形成实验分析SETD2基因敲除前后CNE1细胞的增殖能力,流式细胞术检测细胞周期的分布,Western blot检测细胞周期相关蛋白的表达。结果:与NP-69细胞相比,随着细胞分化程度的降低,SETD2在CNE1、CNE2Z和C666-1细胞中的表达逐渐下降(P 0. 01)。基于CRISPR/Cas9方法成功地从15个转染了小向导RNA(small guide RNA,sgRNA)的CNE1细胞单克隆中筛选出2个SETD2稳定敲除的细胞株CNE1-SETD2-KO-#5和#9。CCK-8及平板集落形成实验结果证实,相对于CNE1-WT细胞,CNE1-SETD2-KO-#5和#9细胞的增殖能力增强(P 0. 05);流式细胞术分析表明,CNE1-SETD2-KO-#5和#9细胞G1期减少而G2/M和S期均增加(P 0. 05); Western blot证实,SETD2敲除后增殖细胞核抗原(PCNA)、细胞周期素D1(cyclin D1)、cyclin B1、cyclin A2、cyclin E1、细胞周期素依赖性激酶2(CDK2)和CDK4表达增加,p21表达减少(P 0. 05)。结论:基于CRISPR/Ca9技术成功构建SETD2基因敲除NPC细胞株。NPC细胞中SETD2表达与细胞分化程度有关; SETD2表达缺失通过上调cyclin D1、cyclin B1、cyclin A2、cyclin E1、CDK2和CDK4并下调p21表达而促进细胞增殖。     

CRISP R/Cas9介导下敲除KNDC1的人脐静脉内皮细胞具有抗衰老能力

目的利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的KNDC1并观察其抗衰老能力。方法通过在线软件设计靶向于KNDC1外显子1、2、3的5个sgRNAs,并将其构建到CRISPR/Cas9载体中;经测序确认序列正确后,将重组质粒转染HeLa细胞和HUVECs,48 h后用real-time PCR和Western blot分别检测KNDC1 mRNA和蛋白表达水平;用SA-β-gal染色检测细胞衰老情况;用2, 7-二氯二氢荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)荧光探针检测细胞内活性氧水平。结果测序结果显示,设计的5个sgRNAs全部插入到了CRISPR/Cas9载体中,序列正确,构建成功。将5个重组质粒转染到HeLa细胞后发现第4和5号载体敲除效率较高,接下来将4和5号重组质粒转染到HUVECs中,发现与转染对照质粒相比,转染了4和5号重组质粒的HUVECs KNDC1 mRNA及蛋白表达水平显著降低(P0.05),衰老HUVECs数量和细胞内活性氧水平明显减少。结论利用CRISPR/Cas9技术能有效敲除HUVECs的KNDC1,敲除KNDC1的HUVECs具有抗衰老能力。     

应用转录组和外显子组测序分析不同年龄组的胶质母细胞瘤中基因表达与突变的差异

目的 探讨通过转录组和外显子组测序分析不同年龄组的胶质母细胞瘤的差异。 方法 多形性胶质母细胞瘤（GBM）数据下载自TCGA项目。将样本分为2组,不高于60岁的样本为中低年龄组,共78例;高于60岁的样本为高年龄组,共76例。使用R语言DESeq2软件包对RNA-seq原始基因水平的reads数目数据进行差异表达分析。使用Cytoscape插件ClueGO进行不同年龄组别差异表达基因功能富集分析。 结果 GBM致病基因在两组之间大部分基因表达趋势一致,但存在差异基因。在中低龄组中差异基因主要和神经前体细胞增殖相关,而高年龄组偏重于代谢方面。在两组中高突变的基因有很多重叠。样本突变率不同的基因主要为中低年龄组特有,且具有高样本突变率的基因。 结论 中低年龄组和高龄组GBM患者在基因表达和基因突变上存在明显差异。     

沉默信息调节因子6基因敲除模型小鼠肠黏膜形态及转录组学的特征性变化

背景:肠黏膜更新是维持机体稳态的关键生理过程,其中隐窝干细胞是肠上皮增殖和分化的驱动力.沉默信息调节因子(silent information regulator,SIRT)参与细胞的基因修复、代谢、能量平衡和寿命的调节,在肠上皮稳态中的研究逐步成为热点.肠类器官由单个隐窝干细胞经3D培养形成,可体外呈现肠上皮更新及受...     

敲除ARID1A对人肝癌细胞系PLC/PRF/5基因表达调控的影响

目的探讨肝癌细胞系PLC/PRF/5中敲除ARID1A后对基因表达调控的影响。方法利用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除PLC/PRF/5细胞中ARID1A。然后分别对PLC/PRF/5 ARID1A野生型与敲除型细胞进行全转录组测序分析(RNA-seq),并用DESeq2鉴定ARID1A敲除后差异表达基因。最后,使用Metascape数据库对差异表达基因进行GO功能富集分析。结果成功构建PLC/PRF/5 ARID1A敲除细胞系。利用RNA-seq共筛选出978个差异表达基因,包括480个表达上调差异基因和498个表达下调差异基因。GO功能富集分析显示差异表达基因主要集中在细胞黏附、激素水平调节、激素代谢和MAP激酶活性调节等生物学过程。结论PLC/PRF/5肝癌细胞中,ARID1A可调控大量基因的表达,为进一步研究ARID1A在肝癌发生发展中的作用机制提供了新的线索。     

凋亡相关斑点样蛋白寡聚阻断剂对小鼠脊髓损伤急性期局部基因转录表达影响的转录组分析

背景:炎症小体在脊髓损伤后发挥重要作用,凋亡相关斑点样蛋白是炎症小体的共同接头蛋白。作者前期的研究表明,一种特异性的凋亡相关斑点样蛋白寡聚阻断剂CRID3,可以通过抑制凋亡相关斑点样蛋白寡聚化而抑制炎症小体的活化和相应细胞因子的产生,进而改善损伤脊髓局部微环境,发挥神经保护作用。但是其在转录水平对损伤脊髓的影响尚未见报道。目的:采用转录组测序技术分析CRID3对小鼠脊髓损伤急性期(8 h)局部基因转录表达的影响。方法:共取雌性8周龄C57BL/6小鼠30只,体质量18-20 g,随机分为假手术组和脊髓损伤组,将脊髓损伤后的小鼠分为模型对照组和给药组,给药组术后腹腔注射CRID3(50 mg/kg),对照组只注射等体积的生理盐水。脊髓损伤后8 h,每组各灌注取材3只小鼠,取脊髓冰冻切片进行苏木精-伊红染色,确定损伤模型是否成功。损伤后8 h每组各取3只小鼠,取脊髓提取纯化总RNA,进行文库制备和转录组测序,用DESeq2软件分析3组模型的差异基因表达。同转录组测序,模型对照组和给药组各取6只小鼠脊髓提取纯化总RNA,采用反转录实时定量PCR方法验证转录组测序结果。用GOseq R软件和K...     

CRISPR质粒和同源重组模板的共转染可降低CRISPR/Cas9系统的基因编辑效率

目的探讨CRISPR质粒和同源重组模板的共转染对CRISPR/Cas9系统的基因编辑效率的影响以及可行的解决办法。方法用T7E1内切酶实验和RT-qPCR检测只转染CRISPR质粒组和质粒和模板共转染组细胞内Cas9的切割效率,Cas9 RNA和DNA水平的差异;RT-qPCR检测降低共转染的模板DNA的数量时,细胞内Cas9 DNA和RNA水平的变化;RT-qPCR和T7E1内切酶实验检测先转染CRISPR质粒后转染同源重组模板时,细胞内Cas9 DNA和RNA水平以及切割效率的变化。结果与只转染CRISPR质粒组相比,CRISPR质粒和同源重组模板的共转染显著降低了CRISPR质粒的转染效率(P0.001)和Cas9的切割效率(P0.001)。而先转染质粒后转染同源重组模板组和只转染质粒组在CRISPR质粒的转染效率和Cas9的切割效率差别无统计学意义。结论 CRISPR质粒和同源重组模板的共转染降低了CRISPR/Cas9系统的基因编辑效率,而先转染质粒后转染同源重组模板可以解决这一问题。     

基于单细胞转录组测序分析骨关节炎软骨细胞分化的分子机制

目的 深度分析骨关节炎（osteoarthritis, OA）软骨细胞分化的单细胞转录组数据,探究其关键性靶基因及分子机制,为临床靶向治疗骨关节炎提供分子理论依据。方法 从GEO数据库下载数据集（GSE104782）,包含10个骨关节炎样本及1 464个软骨单细胞测序结果,运用R语言分析软骨细胞分化中关键Marker基因,并采用质控和数据过滤、PCA、TSNE、细胞轨迹、GO、KEGG信号通路及蛋白互助网络分析揭示软骨细胞分化机制。结果该数据集共包含基因17 380种、20个主成分、9种细胞类型、1 886个Marker基因及6种分化途径,其中软骨祖细胞为软骨最早分化细胞。GO分析涉及软骨发育、结缔组织发育等生物过程;涉及含胶原蛋白细胞外基质、内质网内腔等细胞组分;涉及肝素结合、糖胺聚糖结合等分子功能。KEGG通路分析涉及蛋白质消化吸收、ECM受体相互作用、人乳头瘤病毒感染、补体与凝血级联反应、PI3K-Akt信号通路等信号通路。运用Cytoscape 3.7.2软件获得5个关键Marker基因（COL1A1、COL2A1、VEGFA、COL1A2、DCN）。结论 运用单细胞转录组测序...     

基于CRISPR/Cas9系统的HEK293T细胞DMD基因第51号外显子的靶向敲除

目的应用CRISPR/Cas9基因编辑技术,完成HEK293T细胞中DMD基因第51号外显子(exon51)高效的靶向敲除。方法设计靶向人DMD基因exon51 5'端及3'端的sgRNA并克隆至CRISPR/Cas9载体质粒PX459中,转染至HEK293T细胞后,提取基因组DNA并使用Surveyor法检测切割活性;使用目标外显子两端切割活性最高的sgRNA构建PX459-2sgRNA质粒,转染至HEK293T细胞后用PCR及T载体测序检测靶向外显子切除情况。结果50%的HEK293T细胞中DMD基因exon51被定向切除,编辑效率较高。结论建立使用CRISPR/Cas9单质粒敲除人DMD基因exon51的平台,为DMD及其他遗传病的基因治疗研究奠定实验基础。     

基于单细胞转录组测序分析人肋来源软骨细胞的异质性

背景:肋软骨是人体组织中一类重要的软骨来源,常作为软骨自体移植和组织工程构建的种子细胞来源。单细胞测序是分析细胞异质性的强大工具,可针对肋软骨细胞进行细胞异质性的深入研究。目的:通过单细胞转录组测序分析人肋软骨组织细胞分群情况,以及每个细胞亚群参与的生物学过程。方法:临床获取1例31岁小耳重建手术后废弃的肋软骨组织制成原代细胞悬液,经10X Genomics平台进行单细胞分离,使用Gel Bead Kit V3构建单细胞RNA-seq文库,Illumina Novaseq6000测序仪对文库进行测序,并利用主成分分析和T分布随机邻域嵌入进行降维,获得4个亚群细胞,进而获得不同亚群细胞的标记基因,再对每个细胞亚群的标记基因进行GO和KEGG分析,分析这些基因可能参与的生物学过程。结果与结论:测序共获取6 634个细胞,符合质控标准。将肋软骨细胞划分为4个细胞亚群,分别为以COL10A1、S100A2为标记基因的肥大软骨细胞群;以BMP2、COL2A1为标记基因的软骨细胞群;以FOS、JUN为标记基因的增殖性细胞群;以MYLK、CD146为标记基因的干细胞群。将肋软骨细胞进一步划分细胞亚群...