基于CRISPR的誘導性體內基因組編輯
日期:2015-03-05 09:11:48
基于CRISPR-Cas9系統的基因組編輯,可讓我們對任何基因組位點進行快速的遺傳操作,而無需通過同源重組的基因打靶。
我們可以設計CRISPR-Cas9系統,來誘導RNA導向的雙鏈DNA斷裂,或利用突變形式的Cas9(Cas9D10A或Casn)誘導單鏈斷裂。CRISPR-Cas9技術已被用來在小鼠基因組中產生可遺傳的變化,從而顯著降低制備轉基因小鼠模型(GEMMs)所需要的時間。然而,純合胚系突變往往會造成胚胎致死或發育缺陷,而且沒有組織特異性,從而限制了這類模型在成年組織基因功能研究中的效用。延伸閱讀:PNAS:基于CRISPR的多色熒光標記系統。
近期在Nature子刊《Nature Biotechnology》發表的一項研究中,來自美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心、威爾康奈爾醫學院等處的研究人員,描述了一種條件性轉基因方法,可在成年小鼠的誘導性基因組編輯中,對CRISPR-Cas9活性進行時間控制。
在這項研究中,研究人員表明,強力霉素(doxycycline)調控的Cas誘導,能夠使我們在多種組織中進行廣泛的基因敲除,而且,限制Cas9表達的持續時間,或使用Cas9D10A(Cas9n)變體,可以分別調節靶基因修飾的頻率和大小。這項研究的數據表明,強力霉素依賴性Cas9或Cas9n誘導,可在體內誘導靶基因變化,這些變化可概括傳統基因敲除方法的影響。
最后,該研究表明,利用成對sgRNAs結合Cas9n,可在體內驅動穩健的功能缺失表型,同時降低脫靶突變形成,從而使其成為應用最為廣泛的一種選擇系統。雖然這種方法需要每個靶點上有兩個sgRNAs的表達,但是c3GIC9n打靶載體可以容納至少6個U6-sgRNA框架,而沒有打靶效率的損失。
當然,越來越多的基因組靶點數,也將增加突變的復雜性和異質性,因此,對靶定多個基因的菌株進行分析,可能是復雜的,最適合于癌癥研究,因為在癌癥研究中這種變化是正向選擇的。不管怎樣,誘導性CRISPR-Cas9介導的基因組編輯,提供了一種簡單的策略,可在不到6個月的時間內制備條件性遺傳“缺失”模型,從而為在體內研究基因功能,提供了一個靈活、快速而低成本的平臺。