图3。抑制p53和KRAS基因表达。慢病毒表达靶向p53和KRAS基因的GRNA用于感染U-87 mg DCAS9-KRAB细胞。慢病毒没有GRNA表达作为对照。感染后24小时,将抗生素添加到培养基中,以富集抗生素耐药细胞。细胞颗粒并进行DDPCR基因表达定量分析。在感染GRNA的细胞中,p53和KRAS基因的表达显着抑制。
慢性乙型肝炎病毒 (HBV) 感染的治愈性治疗仍是一个遥远的目标,HBV 复制过程中稳定的共价闭合环状 DNA (cccDNA) 的持续存在是目前批准用于治疗 HBV 的药物难以突破的关键障碍。由于基因组编辑的准确性、效率和成本效益,CRISPR/Cas 技术被广泛应用于基因治疗和抗病毒策略。虽然 CRISPR/Cas 可能清除 cccDNA,但确保其安全性是应用的必要条件。在我们的研究中,我们分析了几种启动子的肝脏特异性,并构建了 CRISPR/金黄色葡萄球菌 Cas9 (SaCas9) 系统结合肝嗜性 AAV8(其中 AAV 指腺相关病毒)的候选启动子来验证对抗 HBV 的功效。结果显示,将原始启动子替换为肝脏特异性启动子的重建 CRISPR/SaCas9 系统在体内和体外仍然可以抑制 HBV 复制。 3种功能性向导RNA(gRNA)T 2 、T 3 和T 6 针对不同HBV基因型的保守区域,在不同肝脏特异性启动子的作用下均表现出较好的抗HBV效果,且3种gRNA对A、B、C基因型HBV的复制均有不同程度的抑制作用。在EnhII-Pa1AT启动子和AAV8作用下,SaCas9在其他器官或组织中的表达较肝脏进一步降低。本研究结果有助于确保CRISPR/Cas9系统的作用局限于肝脏,从而降低因非特异性靶向其他器官而产生不良有害作用的可能性,为肝脏的临床应用提供参考。
将荧光标记 mOrange 插入到流行的 pLentiCrispr-V2 中,以创建包含嘌呤霉素选择和荧光标记的 pLentiCrispr-V2-mOrange (V2mO),使病毒产生和靶标转导可见。用该质粒和适当的向导 RNA (gRNA) 包装的慢病毒成功敲除了人胃癌细胞系中的 RhoA、Gli1 和 Gal3 基因。Cas9-gRNA 编辑效率可以直接从 Cas9-gRNA 转导细胞中 gRNA 区域周围的短聚合酶链反应产物的 Sanger 电泳图来估计。必须对转导的靶细胞池进行单克隆以建立稳定的敲除克隆。仅当 gRNA 结合的 cDNA 被三个核苷酸修饰而氨基酸序列保持不变时,才能成功将野生型(RhoA 和 Gal3)和突变型(RhoA.Y42C)基因拯救到敲除细胞中。在 Gal3 基因中观察到严格的靶向 CRISPR/Cas9 编辑,但在 RhoA 基因中未观察到,因为 RhoA.Y42C 已经在 gRNA5 结合位点出现核苷酸变化。总之,我们改进的策略增加了这些优势:在流行的慢病毒系统中添加可视化标记、监测慢病毒的生产和转导效率、通过荧光激活细胞分选在靶细胞中分选 Cas9+ 细胞、通过 gRNA 结合位点周围的短 PCR 电泳图直接估计靶细胞池的基因编辑效率、以及在敲除细胞中成功拯救野生型和突变型基因,通过修饰 cDNA 克服 Cas9 编辑。
(c) 不同 PTG/Cas9 载体诱导的编辑效率。(d) PTG/Cas9 系统在安留甜橙中诱导的表型。(ef) 安留甜橙定点突变的 Sanger 测序。与 WT(野生型)相比,CsPDS 的 DNA 序列中显示的是核苷酸突变。绿色序列代表 gRNA,蓝色表示 PAM 位点。删除的核苷酸以黑点表示。插入的核苷酸以红色表示。(g) 用作嫁接接穗的转基因株系。(h) 嫁接砧木的准备。(ij) 将 V 形接穗嫁接到准备好的甜橙上
图 1 . ApoE4 gRNA 变体、PAM 位点和 E4 ARG 到 E3 CYS 的碱基编辑。(A)显示的是 gRNA #1 和 #2,它们以 APOE4 序列“C”为目标,并分别在位置 #8 和 #5 处将其与胞嘧啶脱氨酶胞嘧啶编辑窗口对齐(框出)。密码子 112 中的“C”到“T”碱基编辑导致 ARG 到 CYS 替换,从而产生 ApoE3。(B)显示了 CBE(Cas9n、evoAPOBEC1 和 UGI)、E4 特异性 gRNA 和 sgRNA 以及 ApoE4 基因复合物。目标胞嘧啶“C”显示在胞嘧啶脱氨酶 evoAPOBEC1 酶附近。选择了两个候选 CBE,pBT375 和 pYE1BE4max,34 进行合成和测试,
图2。在293 [HEK-293] DCAS9-KRAB细胞(ATCC®CRL-1573DCAS9-KRAB™)中对基因表达敲低的验证。抑制p53和setD9基因表达。表达靶向p53和setD9基因的GRNA的慢病毒分别用于感染293 [HEK-293] DCAS9-KRAB细胞。慢病毒没有GRNA表达作为对照。感染后24小时,将抗生素添加到培养基中,以富集抗生素耐药细胞。细胞颗粒并进行DDPCR基因表达定量分析。p53基因的表达(左)和setD9基因(右)在感染GRNA的细胞中受到了显着抑制。
• 我们在此描述了离子交换色谱和内在荧光分析方法的开发,以帮助表征 RNP 复合体 • 在 gRNA:Cas 比率 ≥ 1 时,单体和二聚体 apo-gRNA 中未复合蛋白质的量达到不同的平台期。动力学建模表明二聚化影响平台期的水平,但可能不能完全解释观察到的平台期行为 • 内在蛋白质荧光光谱可以以无标记的方式探测 gRNA 复合体,并显示单体和二聚体 gRNA 之间的区别 • 了解这些非共价 RNP 复合物的结构和功能之间的关系是优化细胞编辑过程以及将这些化合物表征为治疗剂的关键
图 1. CRISPR-Cas9 RNP 促进 C. higginsianum 中与供体 DNA 的同源重组。(a)CRISPR-Cas9 RNP 介导的 HDR 示意图。首先,将重组 Cas9 蛋白(橙色)和针对目的基因 (GOI) 的合成 gRNA(洋红色)在体外混合以形成 RNP。其次,用 RNP 和供体 DNA 转化 C. higginsianum 原生质体,其中供体 DNA 具有选择标记 NPTII,两侧是两个同源臂。最后,通过结合选择培养基和基于 PCR 的筛选来分离用选择盒替换 GOI 的菌株。(b)URA3 敲除的构建设计。供体 DNA 具有选择标记,即 NPTII 表达盒,两侧是 0.5 kb 的同源臂,以浅灰色框表示。箭头表示扩增 ura3 基因组中特异性存在的“片段 1”和“片段 2”的引物。(c)转化子数量和 URA3 敲除率。左图显示每板转化子数量,右图显示每板 URA3 敲除率(n =5)。“-gRNA”和“+gRNA”分别代表不含和含 gRNA 的结果。星号表示统计差异(p < 0.001,Welch t 检验)。通过 PCR 筛选评估 URA3 的敲除,如 (d) 所示。(d)ura3 突变体的 PCR 筛选。使用 (b) 中所示的引物组,在含有 500 µg/ml G418 的 MA 上使用每个菌落进行 PCR。显示了从 -gRNA 和 +gRNA 转化子中随机选择的七个菌落的结果。 C. higginsianum 肌动蛋白基因 (CH63R_04240) 的 238 bp 片段被指定为肌动蛋白。凝胶左侧的数字表示 DNA 大小标记 (bp) 的位置。
一个广泛使用的具有较长非倒置片段的平衡子的重要例子是 X 染色体平衡子 First Multiple 7 (FM7, Merriam 1968),其中在 FM7c 染色体上发现的雌性不育突变 singed, sn X2 因 4E1-11F2 倒位内的双交叉事件而多次丢失 (Miller et al. 2016a)。我们研究了该区域中的几个雌性不育基因和雌性致死基因(例如 ovo 、 snf 、 Sxl 、 otu ; Grammates et al. 2022),并希望实现更好的平衡。由于我们使用的这些基因的等位基因在雄性中可存活且可育,因此我们希望平衡子具有半合子和纯合致死性。为了构建更好的平衡子,我们利用了 CRISPR/Cas9 基因组编辑系统 (Ren 等人 2013;Port 和 Bullock 2016;Benner 和 Oliver 2018),针对 FM7c 的这个大型有问题的倒位 (4E1-11F2,图 1B)。这个片段中的新倒位将更好地抑制此区域内的双交叉事件。为了有目的地设计一个新的倒位,我们想要在 4E1-11F2 片段内创建一个断点,并在 FM7c 上此片段外的另一个区域创建一个断点。我们决定在 FM7c 平衡子染色体中的 cut (ct,在 4E1-11F2 内,图 1B) 处进行倒位,这是一个必需基因,但具有可行的等位基因,以及 white a (wa,在 4D7-1B3 内,图 1B)。为了实现这一目标,我们创建了一个多顺反子 CRISPR gRNA 构建体(Port 和 Bullock 2016;Benner 和 Oliver 2018),其中包含两个针对 wa 第一个内含子的 gRNA(Grammates 等人 2022)和两个针对 ct 和 ct 6 之间区域的 gRNA
• 并行使用至少两个独立的 gRNA 序列来获得不同的克隆。通过基因组编辑创建的模型使用不同的 gRNA,这些 gRNA 共享靶位点,但不共享脱靶位点,是创建独立重复的绝佳方法。 • 为每个使用的 gRNA 分离多个独立的克隆细胞群。在独立克隆中,脱靶 DSB 发生在相同位点的可能性非常低。 • 虽然很少有实验室有资源进行统计上强大的全基因组测序验证协议(例如 gUIDEseq),但相对容易地为每个您使用的 gRNA 选择几个预测的脱靶序列,然后围绕这些位点进行测序,以确保没有引入脱靶插入/缺失。
