间充质干细胞(MSC)是多素的成年干细胞,对基于细胞的再生疗法有很大潜力。体外扩展改变其表观遗传和细胞特性,对DNA损伤反应(DDR)和基因组稳定性的影响很差。我们在这里报告了基于转录组的基于转录组的途径分析的结果,该途径分析了体外 - 脱落的人骨骨髓衍生的间充质干细胞(HBM-MSC),并补充了针对DNA双链断裂(DSB)修复的细胞测定。使用基因,KEGG和GSEA映射受体外衰老影响的基因途径,并被发现涉及DNA修复,同源重组(HR),细胞周期控制和染色体复制。在HBM-MSC中对X射线诱导的X射线诱导的DNA DSB的识别(C-H2AX + 53BP1焦点)的测定表明,在8周的体外衰减期间(即10个双倍的时间),细胞表现出较高的DDRADNA ddra。此外,观察到对DNA DSB识别受损的细胞的明显亚群。通过HR(例如Rad51,Rad54,BRCA1)参与DNA修复中的几个基因显示2.3至四倍降低了QRT-PCR的mRNA表达。我们得出的结论是,HMSC的体外扩张会导致与DNA断裂的识别和修复的衰老相关损害。
致国防部研究与工程副部长的备忘录 主题:国防科学委员会 (DSB) 关于位置、导航和定时控制的报告 我很高兴转发由 Daniel Hastings 博士和 James Shields 先生共同主持的 DSB 关于位置、导航和定时控制研究的最终报告。全球定位系统 (GPS) 仍然是全球分布位置和定时信息的黄金标准,基于此能力的精度已成为全球和国内经济以及美国军事力量的基石。GPS 除用于精确制导弹药外,还可用于电信、银行、交通和天气跟踪。然而,GPS 和全球导航卫星系统 (GNSS) 的可用性和准确性可能无法在所有地点和时间得到保证。因此,国防部 (DoD) 一直致力于识别、开发和实施获取和分发位置和定时信息以及据此进行导航的替代方法。对于国防部来说,没有一种万能的 GNSS 替代方案。不同的任务和系统有不同的要求,可以通过组合替代导航技术来部分或全部满足这些要求。基于视觉的导航、天文导航、机会信号和各种类型的地图匹配都是实现这一目标的可行手段。叙利亚和乌克兰的大规模 GPS 干扰表明,至少必须训练和装备作战人员,以便在 GNSS 无法持续使用的环境中作战。为了向国防部提供可行的建议,国防安全委员会研究了各种替代导航系统(包括天基导航系统和其他导航系统),并考虑了作战人员的需求和满足这些需求的未来机会。我完全赞同该研究的所有建议,并敦促认真考虑和采纳这些建议。
胰腺导管腺癌是一种致命的癌症类型,与体细胞中的多种基因突变有关。基因工程小鼠几乎不适用于开发胰腺癌模型,异种移植模型在反映早期胰腺癌方面存在局限性。因此,使用成簇的规律间隔的短回文重复序列进行体内体细胞基因工程用于生成胰腺癌动物模型越来越受到关注。在本研究中,我们选择了 Kras、Trp53、Ink4a、Smad4 和 Brca2 作为靶基因,并应用空肠弯曲菌 Cas9 (CjCas9) 和化脓性链球菌 Cas9 (SpCas9) 通过腺相关病毒 (AAV) 转导来开发胰腺癌。在确认 AAV2 的多灶性和弥漫性转导后,我们生成了 SpCas9 过表达小鼠,该小鼠在两次 AAV 转导后表现出靶基因中高双链 DNA 断裂 (DSB) 和胰腺上皮内瘤变 (PanIN) 病变;然而,三次 AAV 转导的野生型 (WT) 小鼠没有出现 PanIN。此外,将小型 Cjcas9 应用于具有两个 AAV 系统的 WT 小鼠,该小鼠还出现了高广泛性 DSB 和 PanIN 病变。观察到了导管和胰岛细胞中的组织学变化和癌症标志物(如 Ki67、细胞角蛋白、Mucin5a、α 平滑肌肌动蛋白)的表达。此外,研究还揭示了几个发现,例如 1) AAV-CjCas9 的多重 DSB 潜力、2) 导管周围淋巴细胞浸润、3) 多灶性癌症标志物表达,以及 4) 在 AAV 介导的靶向中启动 PanIN 需要 12 个月以上。在这项研究中,我们提出了一种用于体内癌症建模的有用工具,该工具也适用于其他疾病模型。
可编程的核酸酶 - ZFN,Talens和CRISPR-CAS9 - 配备了具有前所未有的能力,几乎可以随意修饰细胞和生物,在整个生命科学上都有巨大的暗示:生物学,农业,生态学和医学。基于核酸酶的基因组编辑(又称基因编辑)取决于对靶向双链断裂(DSB)的细胞反应。第一个真正可靶向的试剂是锌纤维NU-酸盐(ZFN),表明哺乳动物基因组中的任意DNA序列可以通过蛋白质工程来解决,并在基因组编辑时代介导。ZFN是锌纤维蛋白(ZFP)和FOKI裂解结构域的融合,这是由IIS型Foki型酶的基础研究产生的,该研究显示了具有可分离的DNA结合域和非特定型裂解的二重结构。对3-纤维ZFN的研究确定,预先经过的底物是配对的结合位点,这使目标识别序列的大小从9至18 bp的大小增加了一倍,足以指定植物和包括人类细胞在内的植物和哺乳动物细胞中的独特基因组基因源。随后,显示了ZFN诱导的DSB,可刺激青蛙卵中的同源性结合。基于与Foki裂解结构域融合的细菌故事的转录活化剂样核酸酶(Talens)扩大了能力。Zfn和Talens已成功地用于修改多种顽固的生物和细胞类型,这些生物和细胞类型既不是在先前证明了蛋白质工程的成功,否则很久以前就在CRISPR的到来之前很久。最近向细胞基因组传递靶向DSB的技术是RNA引导的核酸酶,如II型原核生物
使用位点特异性核酸酶的可能基因组编辑结果概述。核酸酶诱导的 DNA 双链断裂 (DSB) 可以通过同源性定向修复 (HDR) 或易出错的非同源末端连接 (NHEJ) 进行修复。(A) 在存在具有延伸同源臂的供体质粒的情况下,HDR 可导致引入单个或多个转基因以纠正或替换现有基因。(B) 在没有供体质粒的情况下,NHEJ 介导的修复会在靶标处产生小的插入或缺失突变,从而导致基因破坏。在存在双链寡核苷酸或体内线性化供体质粒的情况下,通过 NHEJ 介导的连接插入长达 14 kb 的 DNA 片段。同时诱导两个 DSB 可导致中间片段的缺失、倒位和易位。
是开发抗生素佐剂的新兴靶标是细菌DNA修复和SOS反应途径,它控制了细菌胁迫期间的超突变,水平基因转移,持久细胞的形成和毒力的上调。8 - 13个细菌基因组中的DNA损伤可能是由中性粒细胞在感染过程中产生的氧化爆发或诱导DNA双链断裂(DSB)的抗生素治疗的氧化爆发。在细菌中,DSB的修复是由主要在革兰氏阳性细菌或RECBCD中发现的酶复合物ADDAB启动的,主要是在革兰氏负面的。9 ADDAB和RECBCD是ATP依赖性解旋酶 - 通过DNA加工的复杂生化机理起作用的核酸酶,14-16最终导致3 0单链DNA产生。15多重
基因靶向(GT)是精确操纵基因组序列的有前途的工具,但是,种子植物中的GT仍然是一项艰巨的任务。通过同源指导修复(HDR)提高GT效率的简单而直接的方法是增加植物目标部位的双链断裂(DSB)的频率。在这里,我们通过结合CAS表达的转录和翻译增强子来报告拟南芥中GT的一种多合一方法。我们发现,通过使用增强剂来促进Cas9和cas12a变体的表达可以改善拟南芥基因组中的DSB和随后的敲门效率。这些结果表明,在特定时机(卵细胞和早期胚胎)下,简单地增加CAS蛋白表达可以改善可遗传的GTS的建立。这种简单的方法允许在植物中进行常规的基因组工程。
通过同源定向修复 (HDR) 定义的 CRISPR-Cas9 基因组编辑对于将点突变和 DNA 供体构建体引入细胞系、动物以及治疗人类遗传疾病非常重要。然而,HDR 修复 DNA 双链断裂 (DSB) 的效率通常远低于非同源末端连接 (NHEJ) 进行的不必要的竞争性修复。因此,找到简单的程序来扭转 CRISPR-Cas9 基因组编辑过程中的 DSB 修复途径选择朝向 HDR 而不降低总基因组编辑效率是非常有意义的 [1] 。基因组编辑效率受 sgRNA/Cas9 的切割效率、参与 DNA 修复的蛋白质的表达以及它们对 DSB 的募集的影响。染色质修饰被认为可以调节所有这些过程。在半定量测定中,未发现 5-氮杂胞苷 (5-aza) 抑制 DNA 甲基化会改变基因组编辑效率 [2] 。组蛋白 3 赖氨酸 36 三甲基化 (H3K36me3) 促进 HDR,而 H3K36me2 以上下文依赖的方式增加 NHEJ [ 3 , 4 ]。据报道,异染色质中的致密 DNA 堆积(以 H3K27me3 和 H3K9me3 为特征)会影响低浓度 CRISPR-Cas9 下的修复速度,但不会影响 HDR/NHEJ 途径选择 [5] 。
碱基编辑器 (BE) 是一种基因组编辑剂,可高效、特异地安装点突变。由于 BE 依赖于尿嘧啶和肌苷 DNA 损伤中间体(而不是双链 DNA 断裂或 DSB),因此有人推测 BE 依赖于比 DSB 依赖型基因组编辑方法更普遍的 DNA 修复途径,而 DSB 依赖型基因组编辑方法需要仅在细胞周期的某些阶段活跃的过程。我们在此报告了使用细胞同步实验对碱基编辑的细胞周期依赖性进行的首次系统研究。我们发现,切口酶衍生的 BE(在尿嘧啶或肌苷碱基对面引入 DNA 骨架切口)独立于细胞周期发挥作用,而非切口 BE 高度依赖于 S 期(DNA 合成期)。我们发现,胞嘧啶碱基编辑过程中 G1(生长期)的同步会导致 C • G 到 A • T“副产物”引入率显著增加,这可用于发现精确 C • G 到 A • T 碱基编辑的新策略。我们观察到 DNA 损伤修复途径的内源表达水平足以将碱基编辑中间体加工成所需的编辑结果,并且碱基编辑过程不会显著扰乱转录水平。总体而言,我们的研究提供了机制数据,证明了切口酶衍生的 BE 在整个细胞周期内进行基因组编辑的稳健性。
CRISPR/CAS系统通过诱导特定位点DNA双链断裂(DSB)启用基因编辑。但是,诱导的修饰的性质高度取决于用于DNA DSB修复的机制。非同源末端连接(NHEJ)介导的靶向诱变是由CRISPR/CAS诱导的一种已经标准应用的工具,可以在特定的基因组位点导致各种不同种类的突变。尽管如此,使用同源供体序列的精确基因组修饰仍然具有挑战性。的应用取决于较不频繁的同源重组(HR)需要进一步改进,以创建一种有吸引力的植物应用工具。着眼于这个问题,我们开发了植物基因靶向(IPGT)系统,该系统基于同时切除稳定集成的同源供体序列和目标位点中DSB的诱导。近年来,增强了基因靶向(GT)频率的几种改进。在为IPGT链球菌CAS9(SP Cas9)和金黄色葡萄球菌Cas9(SA Cas9)成功地促进了,我们能够使用lachnospileceae cas12a(lb cas12a)进一步改善该系统,这也可以在T-rich区域进行切割。 最近,我们测试了IPGT的LB CAS12A(TT LB CAS12A)的改进,耐温度的版本,并能够进一步提高GT效率。 在这里,我们详细介绍了使用TT LB Cas12a详细介绍最近发布的IPGT系统的实验程序。 ©2020作者。,我们能够使用lachnospileceae cas12a(lb cas12a)进一步改善该系统,这也可以在T-rich区域进行切割。最近,我们测试了IPGT的LB CAS12A(TT LB CAS12A)的改进,耐温度的版本,并能够进一步提高GT效率。在这里,我们详细介绍了使用TT LB Cas12a详细介绍最近发布的IPGT系统的实验程序。©2020作者。