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強大的基因組編輯工具-Crisp/cas9

瀏覽次數(shù):1815 發(fā)布日期:2020-8-21  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負
 關(guān)于Crisp/cas9,這個是目前研究的一個大熱門,相關(guān)的文章和技術(shù)解析層出不窮,大家對什么是Crisp/cas9應(yīng)該也有了一定的了解,今天就跟大家簡單的介紹一下相關(guān)的產(chǎn)品吧。不過首先,我們還是再過一遍Crisp/cas9的相關(guān)概念吧。
 
 
一、 相關(guān)概念
 
(1)CRISPR/Cas是什么?CRISPR是細菌中成簇存在的具有規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列,是細菌和古細菌在長期演化過程中形成的一種適應(yīng)性免疫防御,可用來對抗入侵的病毒及外源DNA。cas 的全稱是CRISPR associated protein,它是一種通過crRNA引導(dǎo)的DNA內(nèi)切酶,如果DNA底物與引導(dǎo)RNA互補,Cas就會裂解入侵的外源DNA。
 
(2)CRISPR和Cas9共同組成了一套系統(tǒng) ,CRISPR識別外源入侵的DNA,cas9負責(zé)剪切。是細菌或者古細菌的天然防御系統(tǒng)。而現(xiàn)今,被人類利用進行基因組編輯、轉(zhuǎn)錄擾亂、基因敲除、表觀遺傳調(diào)控等。
 
(3)CRISPR-Cas系統(tǒng)的高效基因組編輯功能已被應(yīng)用于多種生物,包括斑馬魚、小鼠、大鼠、秀麗隱桿線蟲、植物及細菌。多個科研小組的研究都顯示,與鋅指核酸酶(ZFNs)和轉(zhuǎn)錄激活樣效應(yīng)核酸酶(Transcription activator-like effector nucleases, TALEN)相比較,CRISPR-Cas系統(tǒng)介導(dǎo)的基因組靶向?qū)嶒炘诩毎虬唏R魚中具有相似甚至更高的效率。
 
 
圖1來源https://www.jianshu.com/p/1e7bff7d5830
 
二 、作用機理
 
II型CRISPR系統(tǒng)中,CRISPR RNA(crRNA)與轉(zhuǎn)錄激活crRNA(Trans-activating crRNA, tracrRNA)退火形成的復(fù)合物能特異識別基因組序列,引導(dǎo)Cas9核酸內(nèi)切酶在目的片段生成DNA雙鏈斷裂(double-strand breaks, DSBs)。 這個識別復(fù)合體可以通過融合crRNA與tracrRNA序列形成sgRNA(single-guided RNA)進行簡化;蚪M的靶序列中有長約20bp的片段與crRNA或sgRNA互補配對;靶序列末端的三核苷酸區(qū)域PAM(5’-NGG-3’)為Cas9識別位點,是實現(xiàn)剪切功能的關(guān)鍵。而通過人工設(shè)計這兩種RNA,可以改造形成具有引導(dǎo)作用的gRNA (guide RNA) 足以引導(dǎo)Cas9 對DNA的定點切割。
 
 
圖2 CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組編輯原理圖
 
通過介紹,我們了解了Crisp/cas9發(fā)揮切割作用的是cas9,起識別作用的是融合crRNA與tracrRNA序列形成sgRNA。因此,要想做好Crisp/cas9這個實驗,我們必須要準備的試劑必須涉及sgRNA和cas9蛋白兩大方面。
 
三、 產(chǎn)品推薦
 
針對sgRNA和cas9,我們有如下產(chǎn)品可供選擇哦:
 
1.sgRNA系列。
 
(1)sgRNA載體類型
 
貨號 載體 啟動子 sgRNA 是否含有Cas9核酸酶基因 篩選標記/報告基因
SG001 pCRISPR-SG01 U6 1 或多個 無,Cas9克隆單獨出售 Hygromycin
SG002 pCRISPR-LvSG03 U6 1 或多個 無,Cas9克隆單獨出售 Puromycin / mCherry
SG012 pCRISPR-CG02 U6 1 有,載體含有CBh啟動子啟動表達的Cas9核酸酶基因 N/A
SG013 pCRISPR-CG04 U6 1或多個 有,載體含有CMV啟動子啟動表達的Cas9核酸酶基因 Neomycin / copGFP
SG014 pCRISPR-CG07 U6 1 有,載體含有CBh啟動子啟動表達的Cas9核酸酶基因 copGFP
SG015 pCRISPR-CG08 U6 1 有,載體含有CBh啟動子啟動表達的Cas9核酸酶基因 mCherry
pCRISPR-CG12 U6 1或多個 有,載體含有CMV啟動子啟動表達的Cas9核酸酶基因 Neomycin / mCherry
 
*配合單獨表達Cas9 核酸酶(Cat.No.  CP-C9NU-01,  CP-LvC9NU-01, CP-LvC9NU-02, CP-LvC9NU-08,  CP-LvC9NU-09,  CP-LvC9NU-10)或 Cas9 D10A切口酶(Cat.No.CP-C9NI-01,  CP-C9NI-02) 的 Cas9克隆使用。
 
還有有上述貨號對應(yīng)搭配使用的sgRNA亂序?qū)φ张?/div>
 
貨號 產(chǎn)品 篩選標記 報告基因
CCPCTR01-CG02 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG02. Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG02. N/A
CCPCTR01-CG04 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG04 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG04  
CCPCTR01-CG07 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG07 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG07  
CCPCTR01-CG08 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG08 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-CG08 with mCherry  
CCPCTR01-LvSG03 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-LvSG03 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-LvSG03 mCherry
CCPCTR01-SG01 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-SG01 Scrambled sgRNA control for pCRISPR-SG01 N/A
 
(2)還有sgRNA亂序?qū)φ章《绢w粒
 
貨號 產(chǎn)品 描述 啟動子 篩選標記 sgRNA
LPP-CCPCTR01-LvSG03-100 sgRNA 對照 CCPCTR01-LvSG03 的純化慢病毒顆粒(25 µL×4管) 108 TU/ml sgRNA 對照 CCPCTR01-LvSG03 的純化慢病毒顆,轉(zhuǎn)導(dǎo)級 EF1a Puromycin CCPCTR01-LvSG03
LPP-CCPCTR01-LvSG03-400 sgRNA 對照 CCPCTR01-LvSG03 的純化慢病毒顆粒(100µL,25 µL×16管) 108 TU/ml sgRNA 對照 CCPCTR01-LvSG03 的純化慢病毒顆,轉(zhuǎn)導(dǎo)級 EF1a Puromycin CCPCTR01-LvSG03
 


圖3. HUWEI-sgRNA/Cas9靶向HEK293T細胞中的HUWEI基因。(A)HUWEI-sgRNA與基因組PCR引物設(shè)計;(B)在6孔板中,HUWEI-sgRNA/Cas9克隆與sgRNA/Cas9對照克。ㄓ镜2)轉(zhuǎn)染HEK293T細胞。轉(zhuǎn)染40h后收集細胞,提取基因組DNA并用HUWE特異的PCR引物進行PCR擴增,凝膠純化PCR產(chǎn)物,將純化后的產(chǎn)物與緩沖液混勻,經(jīng)變性、退火后在37℃水浴下T7 ENI剪切60min。HUWEI經(jīng)PCR后的產(chǎn)物片段長度應(yīng)為520bp,T7 ENI剪切后的產(chǎn)物應(yīng)分別為330bp和190bp。
 

圖4. CRISPR-Cas9多重靶向編輯多個基因。實驗組(1-4泳道)為Cas9表達克隆及分別表達靶向p53, HUWE1, NCL3 和 GFP基因的sgRNA克隆質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染HEK293t GFP穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞。對照組(5-8泳道)為Cas9表達克隆質(zhì)及隨機sgRNA表達克隆的質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染HEK293t GFP穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞。通過T7核酸內(nèi)切酶檢測分析基因組DNA各個靶點上同時存在的插入缺失。*號標記的條帶顯示Cas9核酸酶及分別靶向多個靶點的sgRNA都在目標靶點上有效地誘發(fā)了插入缺失突變(1-4道)。PCR產(chǎn)物條帶及T7核酸內(nèi)切酶酶切產(chǎn)物條帶大小:GFP: 720bp (完整), 340bp + 380bp (酶切); NCL3: 765bp (完整), 295bp +470bp (酶切); HUWE: 520bp (完整), 190bp + 330bp (酶切); P53: 825bp (完整), 475bp + 350bp (酶切).
 
(3)sgRNA 文庫
 
 
圖5. A:混合文庫篩選。對感染了sgRNA混合文庫的細胞株進行篩選,獲取具備目的表型的陽性細胞株進行Sanger測序識別對應(yīng)的sgRNA,或通過深度測序搜索比例過高或過低的sgRNA。B:使用 sgRNAs 文庫array(獨立克隆文庫)進行基因敲除篩選。各板孔里的細胞株分別感染不同的sgRNA慢病毒顆粒,并篩選具備目的表型的陽性細胞株。如此無需測序即可獲知與目的表型相關(guān)的sgRNA。
 
人類 sgRNA 文庫相關(guān)產(chǎn)品
 
貨號 文庫 sgRNA 數(shù)目 基因數(shù)目 管數(shù) 載體
L01-LS03 Innate kinases & ubiquitin ligases 475 239 4 管,每管 118-119 個 sgRNA pCRISPR-LvSG03
L02-LS03 Nuclear hormone receptors 236 118 2 管,每管118 個 sgRNA pCRISPR-LvSG03
L03-LS03 Tumor metastasis genes 114 57 2 管,每管 57 個 sgRNA pCRISPR-LvSG03
L04-LS03 Oncogenes 576 288 4 管,每管 144 個 sgRNA pCRISPR-LvSG03
L05-LS03 Tumor suppressor genes 462 231 4 管,每管 115-116 個 sgRNA pCRISPR-LvSG03
L06-LS03 Protein kinases 1316 658 10 管,每管 130-131 個 sgRNAs pCRISPR-LvSG03
L07-LS03 Key genes in 50 pathways 278 139 2 管,每管 139 個sgRNA pCRISPR-LvSG03
 
2.Cas9系列產(chǎn)品
 
(1)Cas9表達克隆產(chǎn)品
 
貨號 產(chǎn)品 啟動子 報告基因
Cas9核酸酶表達克隆
CP-C9NU-01 Cas9核酸酶表達克隆 CMV mCherry / Neomycin
Cas9核酸酶慢病毒表達克隆
CP-LvC9NU-01 Cas9核酸酶慢病毒表達克隆 CMV Neomycin
CP-LvC9NU-02 Cas9核酸酶慢病毒表達克隆 CMV eGFP / Neomycin
CP-LvC9NU-08 Cas9核酸酶慢病毒表達克隆 EF1a Puromycin
CP-LvC9NU-09 Cas9核酸酶慢病毒表達克隆 EF1a eGFP / Neomycin
CP-LvC9NU-10 Cas9核酸酶慢病毒表達克隆 EF1a eGFP / Hygromycin
Cas9 D10A 切口酶表達克隆
CP-C9NI-01 Cas9 D10A 切口酶表達克隆 CBh N / A
CP-C9NI-02 Cas9 D10A 切口酶表達克隆 CMV mCherry / Neomycin
 
(2)慢病毒顆粒類產(chǎn)品
 
貨號 產(chǎn)品 描述 啟動子 報告基因
LPP-CP-LvC9NU-01-100 Cas9 核酸酶純化 Lentifect™ 慢病毒顆粒 1×10^6 – 1×10^7 TU/ml Cas9 核酸酶慢病毒顆粒,轉(zhuǎn)導(dǎo)級,100 µL. CMV Neomycin
LPP-CP-LvC9NU-02-100 Cas9 核酸酶純化 Lentifect™ 慢病毒顆粒  

 

1×10^6 – 1×10^7 TU/ml Cas9 核酸酶慢病毒顆粒,轉(zhuǎn)導(dǎo)級,100 µL.

CMV eGFP/Neomycin
LPP-CP-LvC9NU-10-400 Cas9 核酸酶純化 Lentifect™ 慢病毒顆粒 不低于1×10^7 TU/ml Cas9 核酸酶慢病毒顆粒,轉(zhuǎn)導(dǎo)級,400 µL. EF1α eGFP/Hygromycin
LPP-CP-LvC9NU-08-100 Cas9 核酸酶純化 Lentifect™ 慢病毒顆粒 不低于1×10^7 TU/ml Cas9 核酸酶慢病毒顆粒,轉(zhuǎn)導(dǎo)級,100 µL. EF1α Puromycin
 
(3)GeneHero™ Cas9 穩(wěn)定表達細胞系
 
新貨號 產(chǎn)品 細胞系 Cas9 整合位點 產(chǎn)品規(guī)格
SL501 穩(wěn)定表達 Cas9 核酸酶基因的人類 H1299 單克隆細胞系 H1299 AAVS1 1管,每管細胞數(shù)2×106
SL502 穩(wěn)定表達 Cas9 核酸酶基因的人類 HEK293T 單克隆細胞系 HEK293T AAVS1 1管,每管細胞數(shù)2×106
SL503 穩(wěn)定表達 Cas9 核酸酶基因的 人類 HeLa 單克隆細胞系 HeLa AAVS1 1管,每管細胞數(shù)2×106
SL520 穩(wěn)定表達 Cas9 核酸酶基因的人類AGS單克隆細胞系 AGS 隨機整合 1管,每管細胞數(shù)2×106
SL522 穩(wěn)定表達 Cas9 核酸酶基因的人類SNU475單克隆細胞系 SNU475 隨機整合 1管,每管細胞數(shù)2×106
 
(4)GeneHero™ Cas9蛋白類產(chǎn)品
 
貨號 規(guī)格 產(chǎn)品
GE001 25μg 重組Cas9蛋白含NLS
GE002 100μg 重組Cas9蛋白含NLS
GE003 25μg 重組Cas9蛋白含NLS和C-terminal 6x His-tag
GE004 100μg 重組Cas9蛋白含NLS和C-terminal 6x His-tag
 
 
圖6. 使用HUWE DNA片段作為切割模板。針對HUWE基因設(shè)計3個sgRNA,分別與Cas9蛋白孵育后進行下一步切割實驗。紅點標注為切割后的DNA條帶,Ct為未切割的HUWE DNA片段
 
 
圖7. 使用HUWE DNA片段作為切割模板。sgRNA與Cas9蛋白孵育后進行切割實驗。GeneHero™ Cas9蛋白(3-5列)與IDT Alt-R® Cas9蛋白(6-7列)分別進行250ng,100ng和50ng稀釋反應(yīng)。紅箭頭標注為切割后的DNA條帶,1列反應(yīng)中只有Cas9,2列反應(yīng)中只有sgRNA。
 
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