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解锁Addgene基因编辑奥秘:CRISPR文库

在基因研究的前沿领域,CRISPR 技术正以其独特魅力掀起变革风暴。ADDGENE 作为科研资源的重要提供者,为大家带来了强大的 CRISPR 文库,助力探索基因的无限可能。

CRISPR 优势尽显

CRISPR/Cas 系统堪称基因编辑的神奇工具。与传统的 ZFNs 和 TALENs 技术相比,它设计简便,无需复杂的蛋白工程,仅通过设计特定的 gRNA,就能精准引导 Cas 酶对目标基因进行编辑。而且打靶效率高,最高可达 80%,大大提升实验进度。其靶位点设计灵活,载体构建简单,降低了科研门槛。同时,以 RNA 与 DNA 碱基配对的识别方式,有效降低脱靶风险,减少细胞毒性,为实验准确性提供保障。更厉害的是,它能同时对多个基因进行打靶,每增加一个靶位点只需增加一个 gRNA 质粒,这在研究基因间相互作用等复杂课题时优势明显。

丰富文库类型

·敲除文库:用于使目标基因失去功能,可靶向基因的 5' 外显子或关键蛋白结构域,每个基因通常对应3 - 10个gRNA,确保高效敲除。例如,人类全基因组敲除文库,为大规模筛选必需基因、研究基因功能提供有力支持。

·激活文库:借助 dCas9 融合 VP64 等激活结构域,靶向基因启动子区域,开启原本沉默的基因表达,探索基因在激活状态下对细胞功能和表型的影响。

·抑制文库:dCas9 与 KRAB 结构域结合,抑制基因转录,实现对基因表达的负调控研究,在研究基因过度表达相关疾病机制等方面发挥作用。

下表总结了Addgene收藏的慢病毒CRISPR文库

表1备注:此表包含可通过 Addgene 公开获取的 CRISPR 文库。文库信息来自原始文章或提供给 Addgene 的信息。除非另有说明,文库靶点为全基因组。每个基因的 gRNA 数值为文献中报告的近似值。文库名称后括号内为 Addgene 标识号。

应用前景广阔

在医疗领域,助力基因功能研究,加速药物开发进程,精准定位疾病相关基因靶点,为攻克疑难杂症带来希望;在农业方面,用于作物育种,增强作物对环境胁迫的抗性、优化作物品质,实现粮食增产与可持续发展。从全基因组的 CRISPR 敲除筛选,到检测细胞耐药性基因组位点,再到植物基因功能挖掘,其应用场景不断拓展。

图2备注:使用混合慢病毒 CRISPR 库的实验流程图。 (A)gRNA 文库的扩增与验证以及慢病毒的产生。将质粒 DNA 转化至大肠杆菌中,并在含有相应抗生素的 LB 琼脂平板上培养。通过对转化样本进行稀释培养可以估算转化中的质粒总数(例如,稀释培养法)。从转化的大肠杆菌中分离出扩增的库并进行 NGS 检测,以比较扩增库与原始库存的代表情况。然后将扩增且经过验证的库转染至带有适当包装和包膜质粒的标准HEK细胞或慢病毒包装细胞系中,以生成慢病毒 gRNA 库(含 Cas9)。 (B)通过单个 gRNA 与 Cas9 的共表达生成突变细胞。对于多载体 CRISPR 库,必须在转染 gRNA 库之前先生成一个表达 Cas9 的稳定细胞系(实线)。对于单载体库,可以直接从野生型细胞一步生成突变细胞(虚线)。无论哪种情况,使用 gRNA 库进行转导时的摩尔浓度必须较低(<1),以确保每个细胞仅含有单一的 gRNA(每一步中减少的培养板数量表明,随着每次筛选的进行,细胞总数会减少)。(c)使用 CRISPR 工程突变细胞进行筛选。混合CRISPR文 库与阳性筛选或阴性筛选兼容。在阳性筛选(如药物耐药性筛选)中,突变细胞会接受药物或载体对照处理,并使用 NGS 来识别能赋予药物耐药性的 gRNA(即基因)。在阴性筛选(如细胞存活筛选)中,突变细胞会在有限的时间内生长,并使用 NGS 来识别与初始时间点相比在较晚时间点减少的基因。

注:gRNA,引导 RNA;NGS,下一代测序

实验流程概览

实验时,先根据研究目的精心选择合适文库,如全基因组文库用于无偏筛选,靶向文库针对特定基因家族或功能类别。接着对文库进行扩增,确保足够数量用于后续实验。通过慢病毒将 gRNA/Cas9 系统导入靶细胞,控制感染复数,保证单个细胞整合单个 gRNA。筛选出具有目标表型的细胞,利用下一代测序技术分析富集或耗尽的 gRNA,确定关键基因。

如果您也渴望在基因研究中取得突破,ADDGENE 的 CRISPR 文库是您的理想之选。您可登录addgene.org查找所需质粒,通过乐动网页版_乐动(中国),致电 400 - 8100 - 881/010 - 84415678 或发送邮件至 addgene@sinozhongyuan.com 下单订购 。让我们携手,借助 ADDGENE的CRISPR 文库,开启基因研究新征程!

 

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Addgene 是全球最重要、最广泛使用的非营利性质粒保藏与分发机构,在生命科学研究中扮演着核心基础设施的角色。

核心使命:

·促进科研材料的共享与可重复性: 解决科学家之间索要/寄送质粒耗时耗力、易出错、易丢失的问题,建立一个标准化、可靠的质粒获取渠道。

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资源规模与范围:

海量资源: 拥有超过 158,900 质粒(数量持续快速增长)。

覆盖广泛: 涵盖几乎所有生命科学领域,尤其以以下工具著称:

  1. CRISPR工具: gRNA载体、Cas酶变体、报告基因、筛选文库等(最大最全的CRISPR公共资源库)。
  2. 荧光蛋白: GFP, RFP, YFP等各种颜色、变体、融合标签。
  3. 病毒载体: AAV, 慢病毒, 逆转录病毒载体(穿梭质粒/包装质粒)。
  4. 基因表达: 启动子、诱导系统、siRNA/shRNA载体、过表达载体。
  5. 信号通路工具: 报告基因、激酶、磷酸酶、突变体等。
  6. 模型生物专用载体: 适用于细菌、酵母、果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠、植物等。
  7. 连接/克隆工具: Gateway, Gibson Assembly, Golden Gate, TA/TOPO等各种克隆系统的载体骨架。

 

 

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参考文献:

McDade, J.R., Waxmonsky, N.C., Swanson, L.E., and Fan, M. 2016.Practical considerations for using pooled lentiviral CRISPR libraries.

Curr. Protoc. Mol. Biol. 115:31.5.1-31.5.13.doi: 10.1002/cpmb.8

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