Cell Rep:用CRISPR/Cas诱导基因组结构变异

【字体: 时间:2015年02月12日 来源:生物通

编辑推荐:

  2月10日,德国马克斯普朗克分子遗传学研究所的研究人员在《Cell Reports》发表一项最新研究成果,题为“Deletions, Inversions, Duplications: Engineering of Structural Variants using CRISPR/Cas in Mice”。在这项研究中,他们创新性地使用CRISPR/Cas技术,在小鼠中快速而有效地产生基因组结构变异(SVs)。

  

生物通报道:2月10日,德国马克斯普朗克分子遗传学研究所的研究人员在《Cell Reports》发表一项最新研究成果,题为“Deletions, Inversions, Duplications: Engineering of Structural Variants using CRISPR/Cas in Mice”。在这项研究中,他们创新性地使用CRISPR/Cas技术,在小鼠中快速而有效地产生基因组结构变异(SVs)。

基因组结构变异(SVs)是基因组DNA中大范围的结构差异,大小从几个kb到整个染色体。SVs在很大程度上引起了我们的基因组变异,它们往往与疾病有关。当发生在基因的编码序列中时,它们可能会影响蛋白质序列,从而影响蛋白质功能和稳定性。当包含一个或几个编码单元时,缺失或重复可导致基因拷贝数的变化。此外,有研究表明,SVs可能通过破坏适当增强子-启动子相互所有所必需的基因组结构,而干扰基因调控。这种重排可能导致WT相互作用和/或异位增强子-启动子相互作用的缺失,从而导致基因误表达。为了对这多种影响加以区分,并研究它们复杂的分子病理学,就必需建立SVs的体内模型。

SVs可被辐射诱导(通过诱导双链断裂),但这是一个随机过程,不能被靶定到特定的基因组区域。到目前为止,等位基因序列(包括大DNA片段的重构)已经从小鼠染色体中loxP靶向位点的顺式重组而获得。然而,这些方法费时费力,涉及loxP序列的靶定和随后小鼠与Cre工具属的杂交,这个程序至少要12个月。最近,锌指核酸酶(ZNF)或转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)已经被证明可在哺乳动物中诱导几百个kb的靶向SVs。可在斑马鱼中获得多达1Mb的体内染色体倒位和缺失。然而,据我们所知,这些方法并不适合在小鼠中产生大的结构变异。这可能是由于产生特定ZNF核酸酶或TALEN的过程相当缓慢,需要专门的知识。

最近发展的CRISPR/Cas技术已经使基因组编辑技术得以更广泛的使用,延伸阅读:厦大学者利用CRISPR/Cas9系统编辑疟原虫基因组。从而开辟了新的可能性,即在不同的模型系统中诱导SVs。事实上,两个合成的引导RNAs(sgRNAs)——靶定一个染色体上两个不同位置,可以通过非同源末端连接(NHEJ)诱导染色体倒位和缺失。例如,Xiao et al. (2013)通过向斑马鱼胚胎中直接注射sgRNAs和Cas9,从而诱导斑马鱼胚胎中1.5kb的缺失。同样的,在HEK293或小鼠eurythroleukemia (MEL)细胞系中也获得了更大的结构重排,包括缺失、插入和易位。

在这项研究中,研究人员在小鼠胚胎干细胞(ESCs)中使用CRISPR/Cas技术,开发出一个10周流程——他们称之为CRISVar (CRISPR/Cas-induced structural variants),能够在小鼠中有效地产生缺失、倒位和重复。研究人员能够在ESCs中使用CRISPR/Cas系统,靶定范围在1kb到1.6Mb之间的基因组间隔。此外,该研究小组还表明,携带这些突变的ESCs,可用来制备嵌合体动物。最后,研究小组表明,在Laf4和Epha4基因座上,CRISVar能模拟人类致病SVs,并评价一个大基因沙漠(gene desert)的调控影响。

(生物通:王英)

生物通推荐原文:
Deletions, Inversions, Duplications: Engineering of Structural Variants using CRISPR/Cas in Mice. Cell Reports. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2015.01.016. Volume 10, Issue 5, p833–839, 10 February 2015.

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 生物通商城 | 人才市场 | 核心刊物 | 特价专栏 | 仪器云展台 | 免费试用 | 今日视角 | 新技术专栏 | 技术讲座 | 技术期刊 | 会展中心 | 中国科学人 | 正牌代理商

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号