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CRISPR-CAS9直接融合，以改进基因组编辑，通过增强的同源重组
基因编辑是一种尖端技术，正在迅速重塑生物技术，医学和农业学科。遗传构成的精确改变需要在感兴趣的区域引入DNA病变，并利用DNA损伤响应和同源驱动的修复机制。DNA容易受到各种生理和病理因素的每日损害[1]，导致DNA双链断裂（DSB）或单链断裂（SSB或Nick）可能会触发基因组恢复，如果未经修复或不正确地修复时[2]。这些事件可以触发下游过程，例如致癌或程序性细胞死亡[3]。为维持基因组完整性，维修机制网络已经发展，它们的激活是由内源性或外源性应激引起的DNA损伤类型决定的。基因编辑技术利用了此内在修复网络的功能来重写DNA。四个主要的编辑平台包括巨型核酸酶，锌纤维核酸酶（ZFN），转录激活剂样效应核酸酶（TALENS）和定期插入的短短圆锥形重复序列（CRISPR）。天然巨核触发了DNA损伤，但需要独特的识别序列才能进行动作，这使得很难找到目标区域特异性的endonucle-Ases [4]。重新设计核酸酶的努力导致了替代方案的发展，例如ZFNS和TALES，其中DNA结合结构融合到了FOKI限制酶的裂解结构域。这种大大改善了人类细胞和动物模型中的基因编辑，从而促进了基因编辑的治疗应用[5-8]。然而，可行性问题仍然无法解决，因为这些人工核酸酶除了随机的脱靶诱变外，还需要蛋白质工程的目标序列，这使整个过程中的目标序列的每一个变化都使整个过程都易于努力且昂贵[9]。包装和大型核酸酶的包装和交付也很困难，进一步限制了体内应用[7]。另一方面，CRISPR技术在编辑方式上具有非常重要的优势，因为它克服了每个新目标站点对蛋白质工程的需求，从而使其易于重编程[4]。但是，由于CRISPR会产生非专业的DSB，可以介绍 -
利用基因组编辑技术生产转基因小鼠的简便方法
细菌免疫。Science。337 : 816-821, 2012。6）Gaj T, Gersbach CA, Barbas CF.: 基于ZFN、TALEN 和CRISPR/Cas 的基因组工程方法。Trends. Biotechnol. 31 : 397-405, 2013。7）Doudna JA, Charpentier E.: 基因组编辑。利用CRISPR-Cas9 进行基因组工程的新前沿。Science。346 : 1258096, 2014。8）Strecker J, Ladha A, Gardner Z 等：利用CRISPR 相关转座酶进行RNA 引导的DNA 插入。Science。 365 ：48-53，2019。9）Klompe SE，Vo PLH，Halpin-Healy TS 等：转座子编码的 CRISPR-Cas 系统直接介导 RNA 引导的 DNA 整合。Nature。571 ：219-225，2019。10）Jacobi AM，Rettig GR，Turk R 等：用于高效基因组编辑的简化 CRISPR 工具及其向哺乳动物细胞和小鼠受精卵中的精简协议。方法。121-122 ：16-28，2017。11）Lino CA，Harper JC，Carney JP 等：CRISPR 的递送：挑战和方法综述。药物递送。 12）Kaneko T.：用于产生和维持有价值动物品系的生殖技术。J. Reprod. Dev. 64：209-215，2018。 13）Mizuno N，Mizutani E，Sato H等：通过腺相关病毒载体通过CRISPR/Cas9介导的基因组编辑实现胚胎内基因盒敲入。iScience。9：286-297，2018。 14）Yoon Y，Wang D，Tai PWL等：利用重组腺相关病毒在小鼠胚胎中精简体外和体内基因组编辑。Nat. Commun. 9 : 412, 2018。15）Takahashi G, Gurumurthy CB, Wada K, 等：GONAD：通过输卵管核酸递送系统进行基因组编辑：一种新型的小鼠微注射独立基因组工程方法。Sci. Rep. 5 : 11406, 2015。16）Sato M, Ohtsuka M, Nakamura S.：输卵管内滴注溶液作为在体内操纵植入前哺乳动物胚胎的有效途径。New Insights into Theriogenology, InTechOpen, London, 2018, pp 135-150。 17）Sato M，Takabayashi S，Akasaka E 等：基因组编辑试剂在小鼠生殖细胞、胚胎和胎儿体内靶向递送的最新进展和未来展望。Cells。9：799，2020。18）Alapati D，Zacharias WJ，Hartman HA 等：宫内基因编辑治疗单基因肺疾病。Sci. Transl. Med。11：eaav8375，2019。19）Nakamura S，Ishihara M，Ando N 等：基因组编辑成分经胎盘递送导致中期妊娠小鼠胎儿胚胎心肌细胞突变。IUBMB life。 20）Sato T, Sakuma T, Yokonishi T 等：利用 TALEN 和双切口 CRISPR/Cas9 在小鼠精原干细胞系中进行基因组编辑。Stem Cell Reports。5：75-82，2015。21）Wu Y, Zhou H, Fan X 等：通过 CRISPR-Cas9 介导的基因编辑纠正小鼠精原干细胞中的一种遗传疾病
农杆菌介导的多重 CRISPR/...
摘要：在巴基斯坦，棉花作物占国内生产总值的 23%，其大量出口为贸易业务提供了 60% 的总利润。不幸的是，双子病毒以惊人的速度摧毁了棉花作物。现在，CLCuV 导致棉花作物发生棉花卷叶病毒病并降低其产量。这种病毒对棉花植物的攻击给巴基斯坦造成了 50 亿美元的损失。在这方面，使用了一些传统方法，如植物育种和特定的 RNA 编辑。同时，生物技术引入了一些非常有吸引力的技术，这些技术具有根除这种疾病的巨大潜力。这些技术包括 ZFN、TALEN 和 CRISPR/Cas9。在我的研究中，采用 CRISPR 方法是因为其具有出色的位点特异性诱变效率。不同 CLCuV 的 rep 基因的保守位置被确定为靶位点。这些特定位点为 3 个 gRNA 的建立提供了信息。克隆了具有多个引导RNA和1Cas9的单一表达载体pHSE-401。使用了特定的棉花品种coker-312。通过切除棉花植株的下胚轴并通过农杆菌EHA-105菌株进行传递感染来进行载体的转化。然后，将1000个感染性下胚轴转移到具有各自抗生素的MSB上，然后转移到将下胚轴边缘转化为愈伤组织的再生培养基上。仅获得两个转基因愈伤组织，转基因愈伤组织的百分比为0.02％，通过PCR筛选并在凝胶上进行电泳。200bp的条带证实了棉花愈伤组织中存在CRISPR/Cas9构建体。关键词：CRISPR/Cas9，多重载体，3gRNA和Cas9，农杆菌，转化，愈伤组织。版权所有 © 2020 作者：这是一篇开放获取的文章，根据知识共享署名 4.0 国际许可（CC BY-NC 4.0）分发，允许在任何媒体中无限制地使用、分发和复制，用于非商业用途，前提是注明原作者和出处。 1. 引言 巴基斯坦的经济主要依靠农业部门。其在 GDP 中的百分比为 19.82%，但农业部门的参与度从 1950 年的 50% 下降到 2014 年的 21% 左右。农产品、林业劳动力、牲畜养殖和农作物转化所赚取的收入养活了巴基斯坦 64% 的乡村人口。据统计，66% 的巴基斯坦人在农业部门就业。在 20 世纪的十年里，农产品的年增长率为 2.5%。在 1997 年的农业一揽子计划中，农作物产量增长了 5.9%。为了提高农业生产力，年产量从 2010 年的 0.2% 增加到 2015 年的 2.9%（匿名，2014-2015 年）。
2022 年获奖作品
我一直是一个充满好奇心的生物化学专业学生，希望从事制药和医疗保健相关领域的工作。因此，我花时间探索这些领域的发现，以培养我的知识，为毕业后攻读博士学位做准备。在几门生物学入门课程中，突变疾病似乎是最复杂且几乎不可能治疗的疾病之一。因此，我将注意力从全球感染转移到由遗传疾病引起的突变疾病。我很幸运能参加 Martha Grossel 教授的“生物学探究入门”课程，这门课程让我掌握了遗传学知识。然而，由于我渴望亲身参与基因编辑研究，这门课程无法满足我的需求。两年前，我偶然发现了一篇来自《自然》杂志的文章，名为“革命性 CRISPR 基因编辑的先驱赢得化学诺贝尔奖”，其中介绍了 Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Doudna 在 CRISPR-Cas9 基因编辑系统方面的突破性发现（Ledford and Callaway 2020，346–47）。用健康基因替换受损基因并纠正突变的能力如此令人着迷，以至于我无法停止阅读。我与 Deborah Eastman 教授讨论了我对研究基因编辑机制的兴趣，该机制有三种核酸酶：TALEN、CRISPR/Cas9 和 ZFN（Li et al. 2020, 1）。她建议我在选择适合自己的文章之前阅读一些评论文章，了解它们的优缺点。由于《自然》杂志上的文章给我留下了深刻的印象，它激发了我对 CRISPR-Cas9 基因编辑系统进行研究。然而，由于该系统已用于多种动物模型，包括小鼠、大鼠甚至人类（Wu et al. 2013, 659–62），我很难找到我的研究主题。我向 Deborah Eastman 教授寻求建议，她建议我研究 CRISPR-Cas9 对大肠杆菌中 lacZ 基因改变的影响。我首先观看了哈佛大学 Wyss 研究所的“CRISPR-Cas9 基因编辑机制”，该视频直观地展示了基因修饰的工作原理。然后，我开始了初步研究，阅读了 Sardha Suriyapperuma 教授推荐的几篇来自 Science Direct、PubMed、Scopus 等的文章。由于这是预研究，我使用非常通用的术语搜索文章，例如“基因编辑机制”、“基因组修饰”、“lacZ 基因改变”等。她还建议我阅读更多关于基因驱动技术和 DNA 修复机制的评论文章，以了解我的研究可以如何进行。我还向两位热情的图书管理员 Andrew Lopez 和 Lori Looney 寻求帮助，以帮助我进行预研究。他们为我提供了如何充分利用 One Search 的提示，还向我介绍了几个科学数据库，包括 Academic One File 和 PubMed Central。在进行预研究后，我绘制了一个头脑风暴图
植物基因组编辑面临的巨大挑战
世界依赖农业，而农业本身也面临着巨大的挑战，例如满足不断增长的人口对食物、纤维和生物能源的需求。必须利用不断减少的可耕地面积来满足这些需求，同时还要适应导致洪水、干旱和高温更频繁的气候变化，以及培育能够抵抗疾病和害虫且几乎不使用有害环境的化学物质的农作物。所有这些挑战都需要创新的解决方案，这些解决方案将源自植物科学和农业领域的基础和应用研究，包括基因组编辑。基因组编辑是指实现精确的基因组修改，例如在细胞或生物体中对 DNA 进行位点特异性插入、删除、替换和表位等位基因改变。基因组编辑基本上是基于体内 DNA 双链断裂 (DSB)，这种断裂是由经过编程以识别预选基因组位点的工程内切酶诱导的，并利用细胞 DSB 修复机制 (Carroll, 2014)。可编程核酸酶包括巨核酸酶（ Gong 和 Golic，2003 年）、锌指核酸酶 (ZFN)（Urnov 等人，2005 年）、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN)（Christian 等人，2010 年；Li 等人，2011 年）和成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR) 相关核酸酶 (Cas)（Jinek 等人，2012 年；Cong 等人，2013 年；Mali 等人，2013 年）。此外，工程化核酸酶变体可以在没有 DSB 的情况下进行基因组编辑（例如，通过引起 DNA 单链断裂）（Rees and Liu，2018 年）或表观基因组编辑（完全没有 DNA 断裂，也没有 DSB 修复）（Holtzman and Gersbach，2018 年）。基因组编辑已成为最重要的生物技术工具，它促进了我们的生物学知识和生物技术领域本身的增长，并做出了巨大贡献，推动了工业、医学和农业的快速发展。在过去的 10 年中，我们目睹了基于 CRISPR 的基因组编辑技术的快速发展及其在植物功能基因组学和作物改良等各个领域的应用。植物中的基因组编辑技术包括序列特异性核酸酶的工程设计、编辑试剂的递送、编辑事件的产生和选择以及完整植物的表征和利用，这对公众接受基因组编辑植物和监管部门的批准具有进一步的影响。在过去的十年中，基因组编辑平台已经建立并应用于 45 多个植物属（Shan et al.，2020）。然而，为了更好地理解基因组编辑的分子和遗传机制、持续改进和植物中基因组编辑技术的新应用，仍然需要进行大量的研究工作。具体而言，植物基因组编辑面临如下主要挑战。
利用CRISPR-CAS9用于精确肿瘤学...
德里大学人类学系摘要CRISPR-CAS9以无与伦比的精度和效率为基因工程世界带来了巨大变化。这篇评论对CRISPR CAS9对精度肿瘤学的变革性影响进行了关键。这种基因工程工具为肿瘤学提供了与传统方法有益的新干预方法。crispr在寻找致癌突变，创建肿瘤模型以及使研究人员能够在个性化的治疗筛查中表现出色。本文还引起了CRISPR增强免疫疗法的进步，例如改善的CAR-T细胞功效。1。引言CRISPR-CAS9，通常称为CRISPR（群集定期间隔短的单位粒子重复序列）是一种前卫基因编辑技术，可以在修改基因组中获得无与伦比的精度。它具有广泛的基因组应用，已在各种细胞类型和生物中使用，从而使用SGRNA（单个指导RNA）（单个指导RNA）进行特定识别，从而编辑单个或多个靶基因，最终导致校正遗传缺陷或修饰植物和农作物。本质上是一种自适应免疫系统，由可编程的RNA分子和相关的DNA核酸内切酶Cas9组成，其RNA将Cas9核酸内切酶引导至特定的DNA序列，以切割双链DNA位点。在肿瘤学领域，对CRISPR-CAS9进行了广泛的研究，以达到新型的癌症治疗方法，旨在纠正启动癌性生长的遗传突变。但是，治疗方案通常是概括的。由于癌症源于许多遗传/表观遗传畸变，因此预计遗传矫正将在其轨道中阻止癌症并防止其再生。当前的癌症治疗方法具有侵入性，并具有严重的副作用。在治疗任何疾病时，在很早的阶段进行诊断是有益的，并且随着诊断区域（例如成像）的进步，可以在相对较早的阶段检测到癌症。在癌症治疗中的双刃剑，化学疗法是一种众所周知的癌症治疗方法，但除了引起肿瘤微环境（TME）的生理变化外，它还针对其他快速分裂的细胞，例如人体中的头发和肠道细胞并产生极端副作用。全部化学疗法目前是最有效的癌症治疗方法，但不幸的是，它在根除癌症方面并没有太多有效。这样的“一件尺寸适合所有”治疗可能会对人体造成很大的伤害，并且通常不够特异，无法长期成功治疗癌症。这正是精确的肿瘤学干预所在的地方。虽然还有另外两种主流基因组编辑工具，锌指核酸酶（ZFN）和转录激活剂样效应子核酸酶（Talens），但CRISPR-CAS9在这方面表现出了令人鼓舞的结果，由于易于理解，易于实现的设计，较低的成本，高效率，高效率，良好的效率，良好的效率，良好的效率，良好的效率，良好的效率，良好。通过在分子水平进行基因手术，可以靶向引起癌症的突变和
17K07923 研究成果报告书
格式 C-19、F-19-1、Z-19（通用）1.研究初始背景 （1）在养殖虎斑河豚时，每只虎斑河豚需剪牙1-2次，防止其被咬而死亡或掉鳍，降低鱼的商业价值。牙齿切割工序由熟练的人员逐一进行，因此非常繁琐。此外，还对鱼造成负担，包括麻醉和术后需要治愈嘴部周围的伤口。从生产率和动物福利的角度来看，希望制定措施来减轻这项工作的负担。 在虎斑河豚养殖中，一般以颗粒饲料作为食物，因此不需要用大牙齿来咬碎壳或撕碎肉。即使它们的牙齿发育不全，但由于它们能够吸入和食用复合饲料，因此它们能够充分生长。另一方面，如果养殖的虎斑河豚从笼子里逃出到海里，牙齿发育不全的个体咬合力会降低，从而降低它们在野外捕食的能力。因此，它们的生存能力将低于野生鱼类，也更难以繁衍下一代。这被认为有助于防止养殖鱼类的遗传偏差基因传播到自然界，因此预计在保护遗传资源方面具有重要价值。 硬骨鱼牙齿和哺乳动物牙齿被认为是生物体产生的最坚硬的组织结构。这两种牙齿都具有功能和形态相似的最外层结构，称为牙釉质（硬骨鱼）和牙釉质（哺乳动物）。此前人们认为，虽然硬骨鱼的牙齿与哺乳动物的牙齿在形态上相似，但由于两者的晶体结构不同，且牙齿中的组织来源于不同的结缔组织，因此它们是分别进化的类似器官（参考文献1）。但是，2005年，美国发现了与河豚门牙形成有关的一个基因群，即分泌性钙结合磷蛋白（SCPP）的存在（参考文献2）。通过分子进化分析发现，该基因群是所有脊椎动物牙齿在进化过程中共同参与的牙齿组织矿化的主要基因群（参考文献3）。 （2）在个体中，单碱基替换突变有：1.通过在蛋白质编码区创建终止密码子来抑制基因功能；2.通过氨基酸替代来降低或改变蛋白质的功能，3.人们认为表达调控区的突变会导致基因表达的增加或减少。因此，人工诱导单碱基替换突变的技术是分析基因功能的技术之一。 此前，我们已开发出利用化学诱变剂诱发单碱基置换突变的TILLING法，从适用于小型养殖鱼的传统方法（参考文献4～7），发展成为适用于养殖鱼精子和卵子的安全实用的突变引入技术（突变引入率为0.4%）（参考文献7）。利用该技术，对约300尾突变的虎斑河豚进行了9个SCPP基因突变的有无检测，发现了数尾SCPP2基因氨基酸取代的突变个体，但并未观察到牙齿缺损等明显症状。 近年来，基因组编辑技术作为一种可以针对特定基因引入突变的技术，在育种领域受到广泛关注。其中，CRISPR方法不仅比以往的ZFN、TALEN方法实施效果显著提高，而且操作也相对简单，目前已在多个领域得到应用并有报道结果（参考文献8）。在日本，真鲷和虎河豚是首批由民间企业上市的基因组编辑养殖鱼。预计未来基因组编辑鱼在水产养殖中的应用将变得更加广泛。 因此，我们开展了这个项目，因为我们认为使用 CRISPR/Cas 系统（最通用的基因组编辑技术，可以直接针对特定基因的碱基序列）一次性将突变引入所有目标 SCPP 基因是有效的。 2.研究目标：（1）利用突变导入技术CRISPR/Cas系统，对9种门牙形成基因同时导入多种突变，并通过对各个个体门牙的形态分析，识别出在虎斑河豚门牙形成过程中起关键作用的基因。 （2）为了减少今后虎河豚养殖中所需的切牙工作量，我们将通过基因功能分析培育出门牙形成率低的虎河豚个体，为生产门牙形成率低的虎河豚品种奠定基础（图1）。
耐用细胞和基因疗法的临床发育成功率
数据和分析我们将NewDigs焦点焦点分析模型（PAM）1的临床试验成功率以及持久细胞和基因疗法（DCGT）的总体可能性与所有治疗领域的临床试验成功率与所有治疗领域的临床试验成功率，这些临床试验的临床试验成功率与某些方面的某些领域以及与某些方面的某些临床模态相关。PAM模型分析了1988年至2023年底在ClinicalTrials.gov中报道的所有DCGT试验，其中包括使用或修改DNA或RNA的产品，并旨在提供持续持续的单个管理的持久效果。我们广泛应用了FDA生物制剂评估与研究中心（CBER）的定义，并具有进一步的标准，即预计产品将产生至少18个月的持久临床益处。4合格耐用的疗法是属于以下方式的方法：（i）使用病毒载体的体内和Ex Vivo的基因替代疗法； （ii）T细胞受体（TCR）和免疫细胞设计，旨在掺入嵌合抗原受体（CAR），（iii）基因编辑疗法（基于锌指核酸酶（ZFN），转录激活剂样效应子核酸酸盐（TALENS），且属于Spracted Spress Sprace Sprace Sprace Spracted Palindromic repoins（Caspr）（CRIS）（CRIS）（CRIS）（CRIS） - （iv）长效DNA质粒。首先使用Pharmaprojects®数据库5中的治疗类别和模态搜索标准鉴定临床试验，然后使用临床研究确认。GOV数据库6使用自然语言处理，手动搜索和提取的组合。我们还仅从ClinicalTrials.gov中确定了其他临床试验。仅包括具有以下状态的数据库（包括I/II阶段II/II阶段，包括II/II期；包括II/II期和III期试验，包括II/II期；包括II/II期；包括II/II期；包括II阶段I/II阶段II/II期）的主动介入试验：招募，主动，不通过邀请招募，招募，招募，并完成）。在临床试验研究多个潜在指示的情况下，我们单独跟踪并投影了每个产品指示组合。同样，我们跟踪了一个具有多个临床试验的药物，以单独进行不同的适应症。在存在特定产品指示的并发主动试验的情况下，选择最高阶段以表示分析的产品指示。我们排除了由中国开发商注册的临床临床试验，所有注册的试验地点都位于中国，没有国际商业合作伙伴的记录，因为我们认为这些产品是为当地市场开发的，不可能向美国FDA批准提交这些产品。我们的数据集包括从2023年12月31日开始或之前进行的所有确定的合格疗法，并进行了主动临床试验。还包括注册，启动和完整的响应信。然后，我们将所有确定的试验的数据加载到含宏观的Excel纸上，将数据解析为药物，疾病，试验，相位，模态，以及时间开始和结束每个阶段的时间。在一个阶段的成功是在试验开始阶段，完成该阶段的时候，然后继续进行新阶段或注册/启动步骤。Excel宏可评估每个阶段的每个药物指示的开始和结束日期，标记是否正在进行或完成阶段试验，或者是否启动了新阶段。失败是具有开始，完整的阶段的试验，然后在11年内不会发展到新阶段，或者被公开宣布为停产的指示或计划。我们没有将试验仍在进行中作为成功或失败，并且直到阶段结束并转移到进展或不进行之前，我们才将它们包括在分母中。为了进行此分析，我们将所有数据保存到2023年12月31日的截止点；尚未计算此截止后的任何新阶段或现有阶段完成的任何进展。应该注意的是，鉴于可用于DCGT的临床试验的非常小的患者人群，通常会合并临床试验阶段。例如，有67％的孤儿基因治疗试验从I/II期开始。 血液学汽车 - 始于30％的程序I/II阶段。 并非所有试验都线性进展（例如，第一阶段，第二阶段，第三阶段，注册，批准）。 虽然很少见，但试验可以跳过阶段，如果它们发展到更高的水平，仍然可以被认为是成功的。 通过将进展到下一个临床试验阶段的试验数（包括NDA或BLA的提交和/或接受市场批准）的试验数量除以每个阶段的总计试验，从而计算了临床试验进度的每个阶段的成功率。 例如，如果有一百个I期试验的完整状态，我们将研究下一个状态，以确定试验是否发展为I/II期或II期。例如，有67％的孤儿基因治疗试验从I/II期开始。血液学汽车 - 始于30％的程序I/II阶段。并非所有试验都线性进展（例如，第一阶段，第二阶段，第三阶段，注册，批准）。虽然很少见，但试验可以跳过阶段，如果它们发展到更高的水平，仍然可以被认为是成功的。通过将进展到下一个临床试验阶段的试验数（包括NDA或BLA的提交和/或接受市场批准）的试验数量除以每个阶段的总计试验，从而计算了临床试验进度的每个阶段的成功率。例如，如果有一百个I期试验的完整状态，我们将研究下一个状态，以确定试验是否发展为I/II期或II期。在此示例中，如果三十五阶段试验随后转移到下一阶段，我们将其视为“成功”。在此示例中，第一阶段的成功率将为35％。由于开发人员有时会停滞不前或以其他方式延迟试验，因此我们从完整身份之日起多达11年