naica®數(shù)字PCR在CRISPER基因編輯早期脫靶克隆快速篩選的多重方法

使用序列特異性的CAS內(nèi)切酶進行精確性敲除，敲入，替換等已成為一種常用的分子生物學手段。但是，為了識別所需的基因修飾，排除脫靶克隆，仍然需要篩選幾百個單克隆細胞系。而大量克隆的維護和篩選是一個費力、耗時、容易出錯的過程。

歐洲分子生物學實驗室（EMBL）研究人員Moritz Kueblbeck, Andrea Callegari等分享了一種快速驗證基因編輯效果的實驗方案。該方案使用naica^®微滴芯片數(shù)字PCR系統(tǒng)（Crystal Digital PCR™）實現(xiàn)了一次三色分析就可完成目標拷貝數(shù)的評估和脫靶事件的檢測。且基于數(shù)字PCR (dPCR)的高敏感性，無需大量的樣品，因此，在早期就可以完成篩選試驗。Crystal Digital PCR™一次實驗3個小時內(nèi)就可完成，對于編輯錯誤的克隆當天就可終止培養(yǎng)。那么這個實驗具體是怎么設計的？就讓我們一起來看看吧。

應用亮點：
▶ naica^®微滴芯片數(shù)字PCR系統(tǒng)一次三色分析同時完成目標拷貝數(shù)的評估和脫靶事件的檢測，是非常強大的絕對定量工具。
▶ naica^®微滴芯片數(shù)字PCR系統(tǒng)對長插入片段(如mEGFP)拷貝數(shù)提供穩(wěn)健的檢測方法。
▶ naica^®微滴芯片數(shù)字PCR系統(tǒng)只需少量生物樣本，可以在早期完成檢測，快速完成CRISPR篩選，節(jié)省時間。

Single-step 3-color Crystal Digital PCR™實驗設計：

該實驗共設計了三個探針：

1.“total tag”（HEX基團標記）檢測mEGFP轉基因；

2.“on-target tag”（FAM基團標記）檢測內(nèi)源NUP93編輯位點的最后一個外顯子與整合的mEGFP轉基因(標簽)的5'序列之間的連接；

3.reference(CY5基團標記)作為內(nèi)參，對“total tag”和“on-target tag”進行歸一化。“total tag”歸一化獲得整合的mEGFP拷貝數(shù)和“on-target tag”獲得靶標上整合的mEGFP拷貝數(shù)。

實驗使用U-2 OS細胞作為基因編輯對象，其具有3個NUP93等位基因。

結果分析：

如圖B所示，對多個U-2 OS細胞系的基因編輯效果進行分析，naica^®微滴芯片式數(shù)字PCR系統(tǒng)結果顯示克隆35，52和247的U-2 OS細胞mEGFP總拷貝數(shù)和靶標拷貝數(shù)都為3，這表明這三個細胞系的所有3個NUP93等位基因都成功編輯，沒有脫靶，這個結果與檢測金標準的Southern blot的結果一致（圖C），而克隆5雖然mEGFP總拷貝數(shù)和靶標拷貝數(shù)一致，但與NUP93位點的預期數(shù)量不匹配。這表明其可能發(fā)生基因組的重排，而Southern blot結果也驗證了這一現(xiàn)象，其出現(xiàn)了一個小于正常NUP93的拷貝條帶。對于克隆25和246，雖然其靶標拷貝數(shù)符合預期，但是其總拷貝數(shù)大于3，這表明其可能存在脫靶整合或者不完全HDR（homology-directed repair）現(xiàn)象，而Southern blot結果顯示其存在一個過大的整合條帶，表示其可能存在基因重排。

上述這些結果表明基于naica^®微滴芯片式數(shù)字PCR系統(tǒng)（3-color Crystal Digital PCR™）的基因編輯脫靶檢測的三色數(shù)字PCR檢測方法，是一種快速簡便的一步檢測方法，其結果與耗時更長的Southern blot技術完全一致，可以用來快速評估基因編輯效果，篩選適合的基因編輯細胞株系。