来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/2/23 18:47:11
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科学研究必备工具之高效基因剪刀CRISPR

 

作为生物学新宠,CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)与ZFN、TALEN并称为三大基因编辑工具。CRISPR操作简单,研究人员能更快、更经济地实现基因组特定位点的编辑。

凭借过去10年在基因组编辑领域的丰富经验积累以及专业的生物信息学平台,默克已成功设计出覆盖人类、小鼠和大鼠三个物种所有基因的CRISPR/Cas9,并提供在线定制服务。此外,默克与Sanger Institute (Cambridge, UK) 合作开发了人、小鼠全基因组CRISPR 文库,以帮助科学家实现基因功能的快速筛选、规模化的模型建立以及药物作用筛选等。

CRISPR最早在细菌和古细菌中被发现,是成簇的、规律间隔的短回文重复序列。在CRISPR 位点附近,还存在一系列CRISPR相关基因(CRISPR-associated, Cas)。科学家认为CRISPR-Cas系统很可能是生物体为应对病毒和质粒不断攻击而演化来的获得性免疫防御机制,因为它不但具有真核细胞的特异性和记忆性,还具有原核细胞特有的可遗传性。

2013年,劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的科学家发现其具有基因组编辑的功能(Science)。科学家们利用CRISPR系统的机理研发基因工程技术,成功地对动植物细胞的目标基因进行添加、删除、激活或抑制。

鉴于操作简便又高效,CRISPR技术如风暴般席卷全球,成为最热门的新一代基因组编辑工具。与TALENs (转录激活样效应核酸酶)或ZFN(锌指结构域核酸酶)等方法相比,CRISPR不仅能精确有效地编辑人类干细胞,并且在实验的所有靶基因上具有更显著的效应。构建一只转基因小鼠,使用传统的基因编辑方法需要半年时间,而使用CRISPR技术,一个月就能搞定!

2016年7月,华西医院卢铀教授研究小组获得批准开展全球首个CRISPR人体实验。几乎是同期,Salk研究所首次报道了应用CRISPR对非分裂细胞的基因编辑,为非分裂细胞的遗传性疾病的患者带来了曙光。CRISPR技术应用发展日新月异,掌握这门技术必将为科学研究带来更多的可能性。

默克独有的在线设计工具让用户可根据CRISPR/Cas靶定的要求,识别人、小鼠和大鼠外显子中的最佳靶位点,从而最大限度减少了脱靶效应。为帮助科学家更快、更经济的方式实现基因筛选与基因编辑,默克公司还推出了一系列CRISPR/Cas9系统工具,为您的科研工作如虎添翼。

1.CRISPR Sanger 全基因组文库

默克与Sanger Institute (Cambridge, UK) 合作开发了人/小鼠全基因组CRISPR文库,拥有其独家经销权。该CRISPR文库含有38万个克隆,涵盖了16000个蛋白编码基因。此外,默克还提供Mission shRNA文库,以及shRNA和CRISPR的文库组合,满足科研工作者多种需要。

2.SygRNA™-Cas9核糖核蛋白(RNP)系统

传统的CRISPR-Cas9系统存在脱靶效应,表达Cas9蛋白也可能引发免疫应答。默克开发的Cas9核糖核蛋白(RNP)系统能够有效降低脱靶风险,提高基因编辑的特异性。RNP由Cas9蛋白与引导RNA(crRNA and tracrRNA)两部分组成。引导RNA让RNP短暂结合一个独特的23bp序列,从而实现对特定序列的编辑。

3.Cas9/gRNA单质粒系统

默克将传统的双质粒体系改造成单质粒载体系统,大大降低转染难度,最大限度地增加转染效率;通过2A肽策略使GFP与Cas9共表达,可以实现对阳性细胞的富集,给您带来事半功倍的效果;优化配置的启动子则可大大提高gRNA和Cas9在细胞内的表达效率。

4.Cas9-D10A双切口酶系统

经过改造的Cas9-D10A双切口酶配合使用一对gRNA,分别在相对的两条DNA链上产生切口,从而形成功能性的双链断裂。这种设计能最大限度降低脱靶效应。预设计的CRISPR双切口酶系统适用于人、大鼠、小鼠基因组,针对其他区域和物种的设计可进行个性化定制。

5.高度纯化的RNA系统

纯化的gRNA和Cas9 mRNA直接用于胚胎显微注射,可避免启动子不兼容性和质粒随机整合的风险,尤其适用于胚胎注射以及对dsDNA敏感、存在启动子细胞不兼容的细胞。因此,CRISPR RNA 形式是构建转基因动物模型和在乎基因组质粒整合风险的科研人员的理想选择。

此外,还有适合各类CRISPR产品的阳性和阴性对照,以及详细的技术介绍和应用说明。点此获取更多CRISPR/Cas9技术信息和参考文献

默克公司获得了由隶属于麻省理工学院和哈佛大学的Broad研究所授予的CRISPR/Cas9技术非独占许可知识产权,从而可以制造、使用并分销先进的基因编辑工具CRISPR/Cas9,并将其应用于多项研究中,包括改良植物和动物模型、定制细胞系和对CRISPR/ CAS高通量基因筛选。

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