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基因失活或靶向破坏为评估基因在许多细胞过程中的功能提供了线索。基因敲除或敲除已被广泛用于此目的。然而,最近 CRISPR 介导的基因组编辑以更高的精度取代了敲除/敲除系统。CRISPR 技术使我们能够进行定向诱变或基因组编辑,以解决从基础生物学到生物医学研究的问题。它在理解基因在疾病过程中的作用以及对癌症、代谢紊乱或传染病治疗的反应方面应用广泛。在本文中,我们重点关注传染病以及全基因组 CRISPR 筛选如何使我们能够识别感染过程中涉及的宿主因素。了解宿主-病原体相互作用的生物学对于规划宿主导向治疗以改善疾病的更好管理至关重要。全基因组 CRISPR 筛选提供了强大的机制方法来识别各种感染中涉及的宿主依赖性因素。我们介绍了在病毒和细菌传染病背景下进行的全基因组 CRISPR 筛选的见解,从而更好地了解了宿主-病原体相互作用和免疫网络。我们讨论了有关流感病毒、不同肝炎病毒、艾滋病毒、最近的 SARS CoV2 等知识的进步。在细菌性疾病中,我们重点关注危及生命的分枝杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等感染。看来 CRISPR 技术可以普遍应用于多种传染病模型,以揭示已知或新的宿主因素的作用。
引起疟疾的疟原虫每个基因组约 30 Mb,编码约 5000 个基因,但大多数基因的功能仍不清楚。这是因为从序列同源性中获取的功能注释很少,而且与许多模型生物相比,其遗传可处理性较低。近年来,技术突破使得在疟原虫中进行正向和反向基因组规模筛选成为可能。此外,成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR/Cas9) 技术的应用大大提高了单基因水平的基因编辑效率。在这里,我们回顾了疟原虫基因筛选的出现,以分析寄生虫基因在基因组规模上的功能及其对理解寄生虫生物学的影响。 CRISPR/Cas9 筛选彻底改变了人类和模型生物的研究,但由于需要更复杂的 CRISPR/Cas9 基因靶向载体库,因此尚未在疟疾寄生虫中实施。因此,我们向读者介绍了相关顶复门弓形虫中基于 CRISPR 的筛选,并讨论了如何调整这些方法来开发基于 CRISPR/Cas9 的疟疾寄生虫基因组规模遗传筛选。此外,由于超过一半的疟原虫基因是正常无性血液阶段繁殖所必需的,并且无法使用敲除方法进行靶向,我们讨论了如何使用 CRISPR/Cas9 来扩大条件基因敲除方法,以系统地为必需基因分配功能。
癌症免疫疗法,例如免疫检查点阻断 (ICB),已用于多种肿瘤类型,并具有巨大的临床益处。然而,ICB 并不适用于所有患者,将 ICB 与其他免疫疗法相结合的尝试并未实现其最初的承诺。因此,发现新靶点和联合疗法以将免疫疗法的益处扩展到更多患者的需求尚未得到满足。系统生物学方法非常适合解决这个问题,因为这些方法能够同时评估许多基因靶点并根据目标表型对它们的重要性进行排序。因此,功能丧失型 CRISPR 筛选是一套新兴的工具,用于优先考虑调节肿瘤和免疫细胞中目标途径的基因靶点。本综述介绍了为发现癌症免疫疗法靶点而进行的首次筛选以及将实现下一代筛选的技术进步。
CRISPR-Cas9 可以扩大规模,用于培养细胞的大规模筛选,但动物的 CRISPR 筛选一直具有挑战性,因为生成、验证和跟踪大量突变动物的成本过高。在这里,我们介绍了多重混合 CRISPR 液滴 (MIC-Drop),这是一个结合液滴微流体、单针大规模 CRISPR 核糖核蛋白注射和 DNA 条形码的平台,可用于对斑马鱼进行大规模功能性基因筛选。该平台可以有效识别负责形态或行为表型的基因。在一个应用中,我们展示了 MIC-Drop 可以识别小分子靶标。此外,在对 188 个特征不明显的基因进行的 MIC-Drop 筛选中,我们发现了几个对心脏发育和功能很重要的基因。MIC-Drop 具有扩展到数千个基因的潜力,可在模型生物中进行基因组规模的反向遗传筛选。H
简介 成簇的规则间隔回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白是一类由细菌编码的、RNA 引导的可编程 DNA 靶向和切割系统。由于其使用可定制的单向导 RNA (sgRNA) 的可编程特性,CRISPR-Cas 已实现强大的汇集筛选,以探索基因组范围内遗传扰动的功能。以最常用的 CRISPR-Cas9 系统为例,化脓性链球菌 Cas9 蛋白可以与 110 个核苷酸 (nt) 的 sgRNA 复合,该 sgRNA 包含一个 20 nt 序列,该序列与目标 DNA 区域互补结合并诱导双链断裂 (DSB)。基因组 DNA 上的这种切割机制会触发宿主非同源末端连接 (NHEJ) 或同源定向修复 (HDR)
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将功能分配给基因并学习如何控制其表达是细胞生物学和治疗发育的基础的一部分。遗传筛查是一种有效且公正的方法,它在历史上需要艰苦的克隆产生和表型,并且仍然受到当今规模的限制。使用CRISPR-CAS调节基因功能并在单个细胞中测量它的快速技术进步已经重新获得了主要的实验约束,并启用了通过单个细胞的复杂读数进行汇总的筛选。在这里,我们回顾了汇总单细胞CRISPR筛查的原理和实践考虑因素。我们讨论了扰动策略,实验模型系统,与单个单元格的概述,读取细胞表型和数据分析。我们的重点是单细胞RNA测序和基于细胞分类的读取,包括启用图像的细胞分类。我们期望这种变革性的方法可以在接下来的几十年中推动生物医学研究。
聚糖在细胞信号传导和功能中起关键作用。与蛋白质不同,聚糖结构不是从基因模板中,而是许多基因的一致活性,使它们在历史上挑战研究。在这里,我们提出了一种利用合并的CRISPR屏幕和凝集素微阵列来揭示和表征细胞表面糖基化调节剂的策略。我们应用了这种方法来研究高甘露糖糖的调节 - 所有天冬酰胺(n)连接 - 聚糖的起始结构。我们使用CRISPR屏幕揭示了控制高甘露糖表面水平的基因的扩展网络,然后是凝集素微阵列,以完全测量精选调节剂对全球糖基化的复杂作用。通过此,我们阐明了两个新型的高甘露糖调节剂-TM9SF3和CCC复合物如何通过调节高尔基形态和功能来控制复合物N-糖基化。值得注意的是,这种方法使我们能够深入审问高尔基功能,并揭示与高尔基形态的类似破坏可以导致巨大不同的糖基化结果。总的来说,这项工作展示了一种可系统地剖析糖基化的调节网络的可推广方法。
玛丽安·沃尔夫(Maryanne Wolf):阅读是我们evoluɵ的时钟中的眼睛。只有6000年的历史。,它以一种简单的方式开始,以标记我们拥有多少葡萄酒或绵羊。以及AlphabeɵC系统的诞生,我们开始有一种有效的记忆和存储知识的方法。阅读的作用是利用人脑中的设计原理,使其能够在视觉区域,语言区域,思想和表情符号之间建立新的联系。它实际上在每个新读者中都重新开始。它在我们的脑海中不存在。每个必须学习阅读的人都必须在大脑中创建一个全新的电路。