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CRISPR/Cas:新一代基因编辑技术

基因编辑技术是指对DNA目标序列进行插入、删除或序列改变的操作方法。基因编辑技术的不断发展、创新和改良,推进了对基因生物学功能的研究。在CRISPR/Cas出现之前,科学家只能通过对庞大的突变体库进行筛选,或通过繁琐耗时的同源重组等方式来对DNA进行编辑。CRIS-PR/Cas技术突破了基因编辑的瓶颈,为基因编辑提供了一把精确的手术刀和显微镜。科学家们利用这一技术可对基因进行精确的定位切割,用来删除、插入、替换生物体内的目标基因,从而实现对基因功能的深入研究,或对大片段进行克隆。1 CRISPR/Cas——起源CRISPR/Cas技术的发现源自对细菌自身防御系统的研究。CRISPR/Cas系统是细菌在抵抗病毒、噬菌体等外源DNA的过程中进化发展而来的自我防御系统。科学家发现,当细菌受到病毒攻击时,会作出以切割破坏外源DNA为目标的防御反应。在细菌和古细菌基因组中广泛存在一系列成簇排列、高度保守的DNA重复序列,被称作“规律间隔成...  (本文共6页) 阅读全文>>

《生物工程学报》2015年11期
生物工程学报

CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术研究进展

基因组靶向修饰技术是指通过某种途径对来识别靶位点,因而在设计和构建上更加简单。基因组DNA特定位点进行改造的一种手段。自迄今为止,CRISPR/Cas9技术已成功应用于肺1987年Thompsson等[1]建立起完整的ES细胞基炎链球菌Streptococcus pneumoniae、大肠杆菌因敲除小鼠模型至今经过20多年的发展,该技Escherichia coli[3]、芽殖酵母Saccharomyces术已经建立起许多理论与方法,其中,锌指核cerevisiae[4]、秀丽线虫Caenorhabditis elegans[5]、酸酶(Zinc-finger nucleases,ZFN)以及类转录果蝇Drosophila melanogaster[6]、斑马鱼Danio激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-rerio[7-8]、小鼠Mus musculus[9]、大鼠Rattuslike eff...  (本文共12页) 阅读全文>>

《遗传》2015年05期
遗传

CRISPR-Cas9基因编辑技术在病毒感染疾病治疗中的应用

病毒感染是危害人类健康的主要威胁之一,与人类密切相关的有呼吸道病毒、肝炎病毒和艾滋病病毒等。目前应对病毒感染的方法主要依赖疫苗防御和药物治疗。但是,对于很多病毒感染性疾病现在还没有完全有效或彻底的治疗方法,如艾滋病等。随着全基因组测序技术的成熟和基因功能的研究,通过基因编辑进行抗病毒治疗成为可能。最初的基因编辑方法是利用玻璃管注射DNA到细胞核或者电转DNA进入细胞,进入细胞核中的DNA通过同源重组的方式插入到细胞基因组中[1],从而达到基因编辑的目的。但是,利用该方法将外源DNA片段准确插入到目的位置的效率很低。之后又出现了锌指核酶(Zinc-finger nuclease,ZFN)和转录激活样效应核酶(Transcription activator-like effector nuclease,TALEN),这两种核酸酶都是由经过设计的、序列特异性的DNA结合元件和非特异性的DNA切割结构域结合而成的嵌合体[2,3],其作用...  (本文共7页) 阅读全文>>

权威出处: 《遗传》2015年05期
《第二军医大学学报》2015年03期
第二军医大学学报

应用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立miRNA-301a敲除小鼠

Foundation(No.13CG47),and Shanghai Municipal Health Bureau(No.20114Y001).[Acad J Sec Mil Med Univ,2015,36(3):256-260]胃癌作为世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,每年导致数以百万计的患者死亡[1-3],其中在中国,胃癌死亡率一直居恶性肿瘤的首位[4-5]。胃癌是多因素交叉作用后引起的病理性疾病,与许多癌基因和抑癌基因都有着密切的联系[6-8]。随着对肿瘤相关基因研究的不断深入,基因敲除动物模型在肿瘤研究中的应用也越发受到重视[9-10]。基于基因敲除动物模型在胃癌发病机制研究中有独特的优势,本课题旨在利用国际上最为先进,并且方便、快捷、高效的CRISPR/Cas9基因编辑技术[11-16],以miR-301a为例,建立miRNA基因敲除小鼠模型,为后续研究miRNA在胃癌发病过程中的作用提供重要的研究工具。1材料和方法...  (本文共5页) 阅读全文>>

《植物生理学报》2015年09期
植物生理学报

CRISPR/Cas9基因组编辑技术在植物基因功能研究及植物改良中的应用

自从1956年Crick提出中心法则以来,基因组DNA是遗传信息携带者的观念就已经确立。此后人们也开发了许多调控基因表达的技术,如超表达技术(Prelich 2012)、T-DNA插入(Krysan等1999)、转座子技术(Zhang等2005)、反义技术(Bourque1995)、RNAi技术(Kusaba 2004)和mi RNA技术(Gupta 2015)等等,虽然这些技术都能调控相关基因的表达,但它们均不能对目标基因进行准确的直接修饰,因而还不能称为基因组编辑技术。开发出精准、简便和高效的基因组编辑技术一直是分子生物学家的梦想。经过多年的努力,目前已经拥有锌指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFNs)(Urnov等2010)、转录因子样效应物核酸酶(tran-scription activator-like effector nucleases,TALENs)(Bedell等2012)和成簇的、规律间...  (本文共8页) 阅读全文>>

《上海畜牧兽医通讯》2015年02期
上海畜牧兽医通讯

TALEN和CRISPR/Cas两个基因编辑新技术

21世纪随着DNA序列精细图谱的成功完成,宣告了生命科学领域正式进入后基因组时代,对所有未知功能的基因进行功能性分析成为当前最重要的任务〔1〕。在这一过程中模式生物的应用,尤其是基因敲除小鼠模型的建立对于解读这部天书有着巨大的帮助。基因敲除小鼠模型从动物整体水平对基因的功能进行研究,该模型具有很多其他技术手段不具备且无法比拟的优点〔2〕。然而针对基因敲除小鼠模型建立时所存在的缺陷与不足:周期长、风险性大、技术含量高,至今为止国内外在基因编辑及药物打靶等方面仍没有取得突破性的进展,从而导致该技术不能够充分满足商业化、快速化、高通量化研究基因功能的要求。因此,寻求一种可以快速产生基因敲除效果的策略模型成为生物学进一步发展的需要。锌指核酸(zinc-finger nuclease,ZFNs)技术在一定程度上满足了快速产生基因敲除的需求,但是这种技术对基因没有高效的敲除,同时对细胞会造成一定的毒性。2009年Science上发表了2篇利...  (本文共5页) 阅读全文>>