ADVANCING GENE-EDITING NUCLEASES FOR DIVERSE ZEBRAFISH APPLICATIONS
推进基因编辑核酸酶在多种斑马鱼中的应用
基本信息
- 批准号:10470200
- 负责人:
- 金额:$ 47.04万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-20 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAnimal ModelAnimalsAreaBiological AssayBiomedical ResearchBiosensorCRISPR libraryCRISPR screenCRISPR/Cas technologyCellsChromosomal translocationChromosome StructuresClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsCollaborationsColorDNADNA SequenceDefectDevelopmentDiagnosisDiseaseDrug ScreeningEngineeringExhibitsFutureGenerationsGenesGenetic DiseasesGenetic ScreeningGenetic studyGenomeGenotypeGuide RNAHeterozygoteHomozygoteHuman GeneticsImplantInjectionsIntegraseLeadLibrariesMethodologyMicrofluidicsMolecularMutationMutation DetectionNeedlesOrganismOutputPhenotypePopulationReagentRecoveryReporterResearch PersonnelScienceSorting - Cell MovementSpecificitySystemTechniquesTechnologyTherapeutic AgentsTimeToxinVisualWorkZebrafishbasechemical geneticsdrug discoveryfunctional genomicsgene discoverygene functiongenome editinggenome wide screengenome-widein vivoinnovationinterestluminescencemutantnew technologynovelnovel diagnosticsnucleaseopen sourcerapid detectionreconstitutionreverse geneticsscreeningtooltranscription activator-like effector nucleaseszebrafish genomezinc finger nucleasezinc finger nuclease technology
项目摘要
Development of CRISPR/Cas9 technology has transformed our ability to edit the genomes of numerous
organisms. Today, almost any investigator can practice the basic genome editing technologies, thanks to the
broad distribution of open-source CRISPR reagents. Still, the full potential of the field has not been reached.
Further innovation is likely to deliver major new advances, enabling application to a wide range of important
biomedical problems. Several potential future advances are particularly exciting, including: 1) developments
that will make drug discovery more efficient, 2), developments combining genome editing tools with diverse
molecular technologies to create novel diagnostics and biosensors, and 3) developments enabling efficient,
genome-wide screens to discover gene functions. Work in these areas will undoubtedly lead to advances in
our ability to understand, diagnose, and treat human genetic disorders.
Collaboration between the Peterson, Yeh, and Joung labs over the past decade has resulted in several key
advances in genome editing, including the first use of TALENs to edit the zebrafish genome, the first use of
CRISPR/Cas9 to modify the genome of any animal, and the first engineering of Cas9 to alter PAM specificity.
These advances have collectively been cited thousands of times and become tools used around the world.
We propose to develop three novel technologies that are connected by their use of CRISPR/Cas9-based
components and by their potential to augment the utility of the zebrafish as a model organism. Plans include:
Aim 1. To develop a technology for instantaneous visual genotyping. We will use the ΦC31 DNA
integrase system to insert fluorescent markers into CRISPR/Cas9-generated mutants, a different color for each
gene copy. This will enable rapid identification and sorting of wild-type, heterozygous, and homozygous
mutants from a mixed population, with potential applications ranging from genetic studies to drug screening.
Aim 2. To create a DNA proximity split-reporter system. We will establish a reporter system in which two
CRISPR guide RNAs, when targeted to two DNA sequences located near each other, will induce quantifiable
luminescence. Development of this platform will enable numerous future applications including mapping 3D
chromosome structure and diagnosing chromosomal organization defects.
Aim 3. To develop a system enabling high-throughput CRISPR library screening in zebrafish. The
platform will enable rapid injection of libraries of sgRNAs along with target-identifying tags, followed by
selection of animals exhibiting phenotypes of interest. The identity of the causative gene disruptions will be
obtained by recovery of the implanted tags.
Upon completing these aims, this project will have an impact on biomedical research broadly by providing
new tools and methodologies for targeted genome manipulation.
CRISPR/Cas9 技术的发展改变了我们编辑众多基因组的能力
今天,几乎所有研究人员都可以练习基本的基因组编辑技术,这要归功于
开源 CRISPR 试剂的广泛分布 尽管如此,该领域的潜力尚未充分发挥。
进一步的创新可能会带来重大的新进展,使其能够应用于广泛的重要领域
一些潜在的未来进展特别令人兴奋,包括:1)发展。
这将使药物发现更加高效,2)将基因组编辑工具与多样化相结合的发展
分子技术来创建新型诊断和生物传感器,以及 3) 实现高效、
通过全基因组筛选来发现基因功能,这些领域的工作无疑将带来进步。
我们理解、诊断和治疗人类遗传疾病的能力。
Peterson、Yeh 和 Joung 实验室在过去十年中的合作取得了多项关键成果
基因组编辑方面的进展,包括首次使用 TALEN 编辑斑马鱼基因组、首次使用
CRISPR/Cas9 可修改任何动物的基因组,并且是第一个改变 PAM 特异性的 Cas9 工程。
这些进步已被引用数千次,并成为世界各地使用的工具。
我们建议开发三项新技术,通过使用基于 CRISPR/Cas9 的技术将它们联系起来
组成部分及其增强斑马鱼作为模式生物的效用的潜力。计划包括:
目标 1. 开发一种即时视觉基因分型技术 我们将使用 ΦC31 DNA。
整合酶系统将荧光标记插入 CRISPR/Cas9 生成的突变体中,每个突变体有不同的颜色
这将能够快速识别和分选野生型、杂合子和纯合子。
来自混合群体的突变体,潜在应用范围从遗传研究到药物筛选。
目标 2. 创建 DNA 邻近分裂报告系统 我们将建立一个包含两个的报告系统。
当 CRISPR 引导 RNA 靶向彼此靠近的两个 DNA 序列时,将诱导可量化的
该平台的开发将使许多未来应用成为可能,包括 3D 地图绘制。
染色体结构和诊断染色体组织缺陷。
目标 3. 开发一种能够在斑马鱼中进行高通量 CRISPR 文库筛选的系统。
平台将能够快速注入 sgRNA 文库以及目标识别标签,然后
选择表现出感兴趣的表型的动物将是致病基因破坏的身份。
通过恢复植入的标签获得。
完成这些目标后,该项目将通过提供以下内容对生物医学研究产生广泛影响:
用于靶向基因组操作的新工具和方法。
项目成果
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