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利用CRISPR/Cas9基因编辑技术治疗β-地中海贫血的最新进展
dsDNA 或 ssODN 作为模板进行精确修复 , 而非同源末端连接 (NHEJ) 介导的随机修复可造成插入 、 缺失或突变 . ssODN: 单链寡核苷酸 ; dsDNA: 双链 DNA Figure 3 Two CRISPR/Cas9 gene editing strategies. Cas9 creates DNA double strand break at three bases upstream of the PAM sequence. Homologous recombination repair (HDR) mediates precise repair using dsDNA or ssODN as a template, while non-homologous end joining (NHEJ) -mediated repair can cause insertion, deletion or mutation. ssODN: Single-strand oligodeoxynucleotide; dsDNA: Double strand DNA
通过 CRISPR 辅助 ssODN 介导的同源定向修复对绵羊进行 Otoferlin 基因编辑
OTOF 基因编码耳蜗内毛细胞中表达的耳蜗蛋白，其不同突变会诱发一种耳聋，而耳聋是人类无综合征隐性听觉神经病谱系障碍的主要原因。我们报告了使用与不同 Cas9 成分（mRNA 或蛋白质）相关的 CRISPR 系统，在单链寡脱氧核苷酸 (ssODN) 辅助下诱导同源定向修复 (HDR)，生成了第一个 OTOF 突变大型动物模型。使用不同浓度的两个靶向外显子 5 和 6 的 sgRNA 与 Cas9 mRNA 或蛋白质 (RNP) 结合，并与靶向外显子 5 中 HDR 的 ssODN 模板混合，该模板包含两个 STOP 序列。共出生 73 只羔羊，其中 13 只出现插入/缺失突变（17.8%），其中 8 只（61.5%）通过 HDR 发生敲入突变。较高浓度的 Cas9-RNP 能更有效地诱导靶向突变，但对胚胎存活率和妊娠率有负面影响。本研究首次报道了 OTOF 破坏绵羊的产生，这可能有助于更好地理解和开发与遗传疾病相关的人类耳聋的新疗法。这些结果支持使用 ssODN 辅助的 CRISPR/Cas 系统作为牲畜基因编辑的有效工具。
嵌合RNA：DNA TracrRNA提高同源性
摘要 近 90% 的人类致病突变是由微小的基因变异引起的，有效纠正这些错误的方法至关重要。进行微小 DNA 改变的一种方法是提供单链寡脱氧核苷酸 (ssODN)，该单链寡脱氧核苷酸包含一个改变，并在基因组的目标位点处与靶向双链断裂 (DSB) 相结合。将 ssODN 供体与 CRISPR-Cas9 介导的 DSB 结合是引入微小改变的最简化方法之一。然而，在许多系统中，这种方法效率低下，并且会在基因连接处引入不精确的修复。我们在此报告一种使用 ssODN 和 CRISPR-Cas9 的时空定位来改进基因改变的技术。我们表明，通过将 ssODN 模板与反式激活 RNA (tracrRNA) 融合，我们可以恢复精确的基因改变，并且在体外和体内的整合度和精确度都有所提高。最后，我们表明该技术可用于与其他基因编辑工具（如转录激活因子如效应核酸酶）一起增强基因转换。
癌症中与心血管健康相关的生活质量
SLC16A2-G401R和基因敲除（KO）细胞系是通过转染重组Cas9蛋白和（G401 MUT）的合成GRNA或没有SSODN的HIPSC系列而产生的，从健康的供体（Bibhi001-b）中产生的HIPSC系。使用单个GRNA靶向外显子3生成了两种修饰（图1 A，表2）。SLC16A2-G401R Mu tation是通过使用SSODN模板通过同源性修复（HDR）引入的（图1 A，表2）。SSODN模板包括在AHDS患者中发现的突变：C.1201G> A，静音突变，以破坏PAM序列：C.1200C> T和4个无声突变，以破坏种子序列（C.1185C> T，C.1186C> A，C.1188C> A，C.1188C> A，C.1191C> a，C.1191c>1 a和f）。使用了相同的GRNA指南，并选择了带有框架移动的克隆，从而选择了过早的停止密码子。在两个报道的KO细胞系中（BIHI001-B-7和 - 8）
基于脂质纳米粒子的核糖核蛋白递送用于体内基因组编辑
成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR) 相关 (Cas) 系统是一种通过 DNA 修复机制进行位点特异性基因破坏、修复和基因组 DNA 修饰的技术，有望成为治疗传染病和遗传疾病的基本治疗策略。对于临床应用，基于非病毒载体的 CRISPR/Cas 核糖核蛋白 (RNP) 递送非常重要，但递送效率低和缺乏实用的制造方法仍然是一个问题。我们在此报告了一种基于脂质纳米颗粒 (LNP) 的 Cas RNP 递送系统的开发，该系统基于优化设计的单链寡核苷酸 (ssODN)，可实现高效的体内基因组编辑。序列特异性 RNP-ssODN 复合物的形成被发现对于 RNP 的功能性递送很重要。此外，sgRNA 和 ssODN 之间的熔化温度 (Tm) 对体内基因敲除效率有显著影响。具有高 Tm 的 ssODN 导致有限的敲除 (KO) 活性，而接近室温的 ssODN 显示出最高的 KO 活性，这表明 RNPs 的细胞质释放非常重要。连续两次静脉注射 Tm 优化的配方分别在 DNA 和蛋白质水平上实现了约 70% 和 80% 的转甲状腺素蛋白 KO，且没有任何明显的毒性。这些发现对安全的体内 CRISPR/Cas RNP 递送技术的开发及其在基因组编辑疗法中的实际应用具有重要贡献。
通过预复合的 CRISPR-Cas9/sgRNA 核糖核蛋白避开细胞抑制 RNA，实现高效的 ssODN 介导靶向
结合 CRISPR-Cas9 技术和单链寡脱氧核苷酸 (ssODN)，可以在诱导性多能干细胞 (iPSC) 中的目标基因组位点引入特定的单核苷酸改变；然而，与缺失诱导相比，ssODN 敲入频率较低。尽管已报道了几种 Cas9 转导方法，但是 CRISPR-Cas9 核酸酶在哺乳动物细胞中的生化行为仍有待探索。在这里，我们研究了影响 Cas9 体外裂解活性的内在细胞因素。我们发现细胞内 RNA（而不是 DNA 或蛋白质部分）会抑制 Cas9 与单向导 RNA (sgRNA) 结合并降低酶活性。为了防止这种情况，与 Cas9 过表达方法相比，在递送到细胞之前预复合 Cas9 和 sgRNA 可产生更高的基因组编辑活性。通过优化预复合核糖核蛋白和ssODN的电穿孔参数，我们实现了高达70%的单核苷酸校正效率和高达40%的loxP插入效率。最后，我们可以用C2等位基因替换HLA-C1等位基因，以生成组织相容性白细胞抗原定制编辑的iPSC。
Cas9 介导的 β-catenin 突变校正和...
目的：结直肠癌 (CRC) 是导致癌症死亡和发病率的主要原因之一。迫切需要找到对抗 CRC 的策略。APC 或 β -catenin 的驱动基因突变在 CRC 的发生和进展中起重要作用。在本研究中，我们联合应用 CRISPR/Cas9-sgRNA 系统和单链寡脱氧核苷酸 (ssODN) 作为模板来纠正结肠癌细胞系 HCT-116 中存在的 β -catenin 的杂合 Δ TCT 缺失突变。该方法为癌症的基因治疗提供了一种潜在的策略。方法：构建 Cas9/β -catenin-sgRNA-eGFP 共表达载体并与 ssODN 共转染到 HCT-116 细胞中。通过 FACS 分选突变校正的单细胞克隆，并通过 TA 克隆和 DNA 测序进行判断。通过实时定量PCR、Western印迹、CCK8、EDU染色和细胞接种克隆检测CRISPR/Cas9介导的校正效果。此外，还分析了裸鼠异种移植瘤中细胞克隆衍生肿瘤的生长情况。结果：CRISPR/Cas9介导的β-catenin突变校正导致TCT序列的存在和Ser45处磷酸化β-catenin的重新表达，从而恢复了磷酸化β-catenin的正常功能，包括减少核β-catenin的运输和下游c-myc、survivin的表达。在β-catenin突变校正的细胞中观察到细胞生长显著减少。移植了突变校正的HCT-116细胞的小鼠的肿瘤大小明显小于未校正的异种移植瘤。结论：本研究数据表明，通过 CRISPR/Cas9 和 ssODN 的组合来纠正驱动突变可以极大地改善癌细胞系的生物学行为，表明该策略在癌症基因治疗中具有潜在的应用价值。关键词：CRISPR/Cas9、ssODN、靶向基因编辑、β-catenin、结肠癌
哺乳动物细胞中的耦合基因编辑
通过转染短单链寡脱氧核糖核苷酸（SSODN），可以将小基因组改变引入高精度的哺乳动物细胞中。ssodns在DNA复制过程中集成到基因组中，但是由DNA不匹配修复（MMR）易于检测所得的杂化，从而阻止了有效的基因修饰。我们以前已经证明，当Ssodn中的核苷酸不匹配是锁定的核酸（LNA）时，可以避免MMR的抑制作用。在这里，我们揭示了LNA修饰的SSODN（LMOS）并未作为哺乳动物细胞中的完整实体整合，而是在靶杂交之前和之后被严重截断。我们发现，LMO的5'-arm臂中的单个额外（非LNA修饰）突变影响靶向效率，并激活了MMR途径。相比之下，3'-ARM中的其他突变不会影响靶向效率，并且不受MMR的影响。甚至更引人注目的是，3'-arr中的同源性在很大程度上是有效靶向的，暗示了大量的3'末端修剪。我们提出了一个在包括LMO降解的哺乳动物细胞中LMO指导基因修饰的精制模型。
Rad51 独立的途径促进单链...
Rad51/RecA 重组酶家族在典型的双链断裂 (DSB) 修复中发挥着关键作用：切除的 DSB 末端进入同源双链 DNA (dsDNA) 模板序列以启动修复。然而，使用单链 DNA (ssDNA) 作为模板修复 DSB（CRISPR/Cas9 介导的基因编辑的常用方法）不依赖于 Rad51。我们通过使用位点特异性 HO 内切酶创建 DSB 并使用 80 nt 单链寡核苷酸 (ssODN) 修复 DSB，分析了酿酒酵母中这些不依赖于 Rad51 事件的遗传要求，并通过 Cas9 介导的 DSB 与在体内产生 ssDNA 模板的细菌逆转录子系统相结合证实了这些结果。我们表明，单链模板修复 (SSTR) 依赖于 Rad52、Rad59、Srs2 和 Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) 复合物，但与其他 Rad51 独立的重组事件不同，它不依赖于 Rdh54。我们表明，Rad59 可减轻 Rad51 对 Rad52 链退火活性的抑制，无论是在 SSTR 中还是在单链退火 (SSA) 中。当引入大小和序列相同的双链寡核苷酸作为模板时，基因编辑依赖于 Rad51。基因编辑过程中错配的吸收取决于 Msh2 的活性，它对 ssODN 3' 侧的作用与 5' 端非常不同，ssODN 可以直接退火到切除的 DSB 端。此外，DNA 聚合酶 Pol δ 的 3' 到 5' 校对活性经常切除非常靠近模板 3' 端的错配。我们进一步报告称，SSTR 会导致直接修复序列附近区域的突变增加多达 600 倍。这些 DNA 聚合酶 ζ 依赖性突变可能会损害基因编辑的准确性。
通过PCR协议形式的基因分型
等位基因描述：使用优化的CRISPR CAS9 KI技术创建了鼠标R565Q模型，该技术利用核糖核蛋白（RNP）在存在带有所需KI的合成单链DNA修复模板的情况下创建了。zygotes被电穿孔，并通过同源性修复（HDR）筛选后后代，以确定正确靶向等位基因的存在。Ki核苷酸破坏了PAM位点（NGG），为4和5 bp，与裂解位点并设计为SSODN，以保护HDR衍生的基因座免受CAS9自动切割。关键后代。