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Cell子刊突破:無(wú)需克隆的CRISPR新技術(shù)

2015-11-03 來(lái)源:健客網(wǎng)社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:當前,研究人員已將II型CRISPR/Cas系統——CRISPR/Cas9系統改造成為了一種高效的新型基因組編輯工具,它能夠以一種位點(diǎn)特異性方式在培養細胞和整個(gè)生物體中實(shí)現定向修飾(突變、刪除、添加、激活、抑制)特定基因序列?,F已在人類(lèi)、小鼠、斑馬魚(yú)、酵母、細菌、果蠅,線(xiàn)蟲(chóng)、擬南芥等物種中得到廣泛應用。

  來(lái)自荷蘭Hubrecht研究所和烏特勒支醫學(xué)中心(UMC Utrecht)、麻省理工學(xué)院的研究人員稱(chēng),他們開(kāi)發(fā)出了一種自身克隆CRISPR/Cas9(scCRISPR)技術(shù),可以繞開(kāi)基因編輯過(guò)程中所有的克隆步驟,在數小時(shí)內完成CRISPR/Cas9介導基因突變及位點(diǎn)特異性轉基因敲入。他們的研究成果發(fā)布在10月29日的《Stem Cell Reports》雜志上。

  CRISPR序列源于原核生物的一種獲得性免疫系統,協(xié)同Cas(CRISPR-associated)蛋白家族參與抵抗噬菌體或其他病毒的二次感染,廣泛存在于細菌和古細菌中。目前已發(fā)現三種不同類(lèi)型的CRISPR/Cas系統。

  當前,研究人員已將II型CRISPR/Cas系統——CRISPR/Cas9系統改造成為了一種高效的新型基因組編輯工具,它能夠以一種位點(diǎn)特異性方式在培養細胞和整個(gè)生物體中實(shí)現定向修飾(突變、刪除、添加、激活、抑制)特定基因序列?,F已在人類(lèi)、小鼠、斑馬魚(yú)、酵母、細菌、果蠅,線(xiàn)蟲(chóng)、擬南芥等物種中得到廣泛應用。

  在CRISPR介導的基因組編輯中,人們設計出一條可靶向目的基因組位點(diǎn)的單導向RNA sgRNA)發(fā)夾結構,Cas9蛋白在這條sgRNA的引導下完成對DNA的切割。定點(diǎn)誘變和靶向轉基因是發(fā)育和疾病研究中重要的手段之一,能夠輕易地編輯所有基因組位點(diǎn)可徹底地改變遺傳干細胞研究。

  目前,CRISPR/Cas9打靶要求為每個(gè)新位點(diǎn)克隆出一個(gè)位點(diǎn)特異性sgRNA質(zhì)粒,要在大約1周的時(shí)間內完成質(zhì)粒連接、轉化、純化和序列驗證等多個(gè)耗時(shí)且費錢(qián)的步驟。這阻礙了需要進(jìn)行大規模sgRNA篩查的多重及高通量基因組編輯應用。此外,采用CRISPR/Cas9敲入轉基因仍然需要費時(shí)地構建通常具有600-6,000 bp同源臂的同源性載體,這一辛苦費力的過(guò)程阻礙了建立基因敲入細胞系。這些障礙抑制了大規模靶向基因組操控革命性的潛力。

  在這篇新文章中,研究人員提出了一種替代性sgRNA和同源性載體生成新方法,其無(wú)需克隆質(zhì)粒,因此大大縮短了時(shí)間,減輕了工作量及CRISPR/Cas9介導基因組編輯的成本,而維持了位點(diǎn)特異性突變和轉基因插入的高效率。

  這種scCRISPR技術(shù)無(wú)需為每個(gè)靶位點(diǎn)克隆出一條位點(diǎn)特異性的sgRNA或基因敲入同源性載體,可在數小時(shí)內完成CRISPR/Cas9介導基因組突變或位點(diǎn)特異性的轉基因敲入。研究人員稱(chēng)他們將一種自我切割的回文結構sgRNA質(zhì)粒,和一條編碼所需位點(diǎn)特異性sgRNA的雙鏈DNA短序列導入到靶細胞中,使得它們能夠通過(guò)同源重組生成位點(diǎn)特異性sgRNA質(zhì)粒。每個(gè)靶位點(diǎn)只需2小時(shí)準備時(shí)間,相比于基于質(zhì)粒構建sgRNA,scCRISPR可以低近6倍的成本有效地實(shí)現基因敲除(突變率達到88%)。隨后,研究人員在小鼠和人類(lèi)胚胎干細胞(ESCs)及HEK293T細胞中證實(shí)了它們的基因組編輯效率。

  這種新方法大大簡(jiǎn)化了生成靶向轉基因或基因敲除細胞系的過(guò)程,且不影響效率,由此為大規?;蚪M編輯和篩查應用提供了一個(gè)理想的平臺。

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