CRISPR速成班

Carrpr现在是一个热门话题,正确的是,它是革命性的研究,依赖于编辑基因。但是究竟是什么CRISPR?它是如何工作的?为什么每个人都这么有兴趣使用它?今天的博客是初学者的指导,即在熟悉CRISPR的那些技术的一些新应用程序概述的概述。

CRISPR介绍/CAS9.

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集群定期间隙的短语重复(CRISPR)是在1987年发现,但科学家们前花了30年确定它们的功能.CRISPRs是一种特殊的重复DNA序列,细菌将其作为抵御病毒和其他细菌核酸入侵的“免疫”系统的一部分。随着时间的推移,来自这些入侵者的遗传物质可以作为CRISPR整合到细菌基因组中,并用于靶向外源基因组中的特定序列。

CRISPRS是一种需要核酸酶的细菌内系统的一部分(例如,CAS9)、单导RNA (sgRNA)和tracrRNA。tracrRNA新兵CAS9,而sgrna绑定CAS9并将其引导至入侵基因组的相应DNA序列。CAS然后切断DNA,造成双链断裂,使其功能失效。细菌利用目标序列附近的原间隔体相邻基序(Protospacer Adjacent Motif, PAM)序列来区分自身和非自身,并保护自己的DNA。

虽然该系统是对细菌的有效保护方法,而CRISPR /CAS9已被操纵以便在实验室中进行基因编辑(点击此处查看关于CRISPR的视频)。首先,将TracrRNA和SGRNA组合成单个分子。然后改变该RNA的引导部分的序列以匹配目标序列。使用此工程的SGRNA以及CAS9将导致目标DNA序列的双链断裂(DSB),前提是目标序列与兼容的PAM序列相邻。

细胞有两种修复DSB的方法,研究人员利用了这两种方法。非同源端连接(NHEJ)将简单地把两端连接在一起。这个过程容易出错,导致基因敲除。细胞也可以使用另一个同源DNA序列作为修复DSB的模板。为了指导修复,你可以创建一个有所需序列的DNA分子,并将它与其他CRISPR/一起传递到细胞中CAS9个组件。然后将该序列用作模板并改变基因的序列,其可以将突变的基因恢复到野生型或产生新的突变。

使用CRISPR/的利弊CAS9.

CRISPR /CAS9基因编辑提供了与其他方法的显着优势,例如ZNFs缩略图这也解释了它为何如此受欢迎。设计CRISPR/所需的组件相对来说是快速和容易的CAS9基因编辑,因此无需大量培训或专业知识。随着用户友好的,通过CRISPR /的基因编辑CAS9是更便宜的-ZNFS160 x更贵比使用CRISPR /CAS9.

由于使用CRISPR /CAS9经历了如此迅速的进步,研究人员没有时间精确地表征或优化其工具。这意味着Crispr /CAS9可以效率低下并导致偏离目标突变。另一个问题是,基因编辑用CRISPR /CAS9不能像传统方法一样追踪,没有办法识别工程学基因组。此外,CRISPR的可访问性/CAS9加强了一系列已经存在周围遗传修改的道德问题:谁应该能够使用这些工具?我们在哪里画出遗传修改的线条?并且,这些工具是否应该用于细菌基因组编辑?

CRISPR的应用/CAS9.

尽管存在这些担忧,药物开发界还是对CRISPR/抱有希望CAS9可以用于纠正致病突变的治疗,并成功地作为基因治疗的工具,而以前的方法没有。此时,CRISPR/CAS图9是在快速分割细胞中最有效的,并且必须在体外应用于细胞。这两种情况都会显着限制可能从CRISPR中受益的疾病池CAS9在其当前状态。因此,许多人仍然持怀疑态度/CAS9的治疗潜力。

尽管CRISPR /CAS9是药物开发世界的热门话题,有许多在研究中使用的技术应用。CRISPR /CAS9正在探索作为遗传工程植物和牲畜,产生模型生物的新方法,并筛查基因和细胞应答之间的关系。所有这些都依赖于基本克赖斯克/CAS之前提到的9个工具包。CRISPR/的一些新发展CAS9涉及在人口水平的基因编辑和改变基因表达而不永久改变DNA序列。

基因驱动是一种方法,让编辑基因在人口中迅速传播。在基因驱动中,一条染色体上的Cr Claser衍生的突变能够将其自身复制到其合作伙伴染色体上。这种复制发生了每一代,这意味着几乎所有的后代都会继承遗传变化。加速群体中基因的传播可能是消除疾病载体,侵袭植物或耐药物或杀虫剂的物种的非常有效的方法。例如,可以将产生的数量后代的突变改造成鹿蜱,导致蜱的种群崩溃,以及它们可能携带的寄生虫,导致莱姆病的细菌。

创新对CRISPR /CAS9工具可用于产生类似于表观遗传控制的基因表达变化。改变CAS通过破坏它的切断能力可以关闭一个基因,而添加一种改变基因表达的蛋白质可以激活一个基因。你可以更进一步,在CAS对光敏感,为受光控制的基因产生一个“开/关”开关。操纵引导RNA的长度,以便沿着一条DNA链与多个目标结合,可以同时激活或抑制多个基因。

尽管CRISPR /CAS9普及迅速增长,谨慎是为了避免不可预见的不可避免的长期后果是必要的。(参见美国国家科学院,工程和医学报告建议将基因驱动改性的生物部署到环境中。)同时,希望和承诺这项技术提供了丰富研究和应对先前难治性疾病的手段,保证更具探索和创新的CRISPR /CAS9及其潜在应用。

希望了解我们如何使用这种技术来建立可用细胞系的目录,或获得如何自己做的信息还是了解更多

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Darcia是Promega的内容。她在威斯康星大学奥什科什大学赢得了学生,并于生物学和西班牙的未成年人,以及威斯康星大学麦迪逊大学的生物技术硕士学位。她对与所有受众分享科学知识的热情,包括她的家人和朋友 - 无论他们是否征集了课程!在她的空闲时间,Darcia喜欢读书,打排球,为芝加哥幼崽吃美味的食物和欢呼。

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