提高CRISPR/Cas9在猴胚胎中基因打靶精确性的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31701297
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1205.组织器官稳态维持与再生修复
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

CRISPR/Cas9 technology has been widely used in many fields of life sciences, especially as a powerful new tool for genome editing. Its ability to modify genomes in embryos opens up a new avenue to generate genetically modified animal models without the need to use embryonic stem cells. Indeed, CRISPR-Cas9 has been used to target genes in large animals whose embryonic stem cells are not available for genetic manipulation..Unfortunately, however, this technology also creates mosaic mutations in embryos, resulting in different mutations in different types of cells in the same animal. Mosaic mutations can be an obstacle to obtaining genetically modified animals that can faithfully mimic genetic mutations in human patients. More importantly, mosaicism can significantly affect the precision of gene therapy when CRISPR-Cas9 technology is used. Although many studies have tried to reduce the mosaic mutations by using dual gRNAs or direct injection of Cas9 protein to target genes, the mosaic issue remains to be resolved for genetically engineering non-human primate models. .Recently,we have modified Cas9 by shortening its half-life via adding the ubiquitin-proteasome degradation signal (Ubi-GGRGK) to the N-terminus of Cas9 (Ubi-Cas9). We found that this modification decreases Cas9-mediated mosaic mutations in monkey embryos. To completely remove mosaicism, we will tag different degrons to Cas9 to reduce its half-life and identify a modified Cas9 that is able to generate the same DNA mutations in all individual cells in embryos. Achieving this goal is a necessary prerequisite for generating live animals with genetic modification that is identical to the mutation occurring in germline cells in humans. Also, this technology will help the future precision gene therapy.
CRISPR/Cas9技术现已被广泛用来建立基因修饰动物疾病模型。然而,CRISPR/Cas9技术也会产生胚胎嵌合突变,造成同一个动物个体中不同细胞携带不同的基因突变类型。CRISPR/Cas9技术的嵌合效应影响了动物模型建立的有效性和基因修饰的精确性,是制约建立能真正反映病人基因突变类型与病理的大动物模型的一大技术障碍。我们最近发表的文章表明,给Cas9蛋白添加降解信号可降低Cas9蛋白在食蟹猴胚胎细胞中的半衰期,有助于降低Cas9蛋白对猴胚胎基因打靶的嵌合效应。然而,为了达到完全消除CRISPR/Cas9的嵌合效应,有必要对Cas9进行进一步的改造。本项目将通过添加不同降解信号改变Cas9蛋白的半衰期及活性,希望找到一种能够在猴胚胎上建立所有单细胞携带相同基因突变的CRISPR/Cas9基因编辑技术。为更有效建立大动物疾病模型提供可靠的技术支持,同时有助于精准基因治疗的实施。

结项摘要

CRISPR/Cas9技术现已被广泛应用来建立基因修饰动物疾病模型,然而,CRISPR/Cas9技术也会产生胚胎嵌合突变,造成同个动物个体不同类型的细胞携带不同的基因突变类型。CRISPR/ Cas9技术的嵌合效应影响了动物模型建立的有效性和基因修饰的精确性,是制约建立更加有效的非人灵长类动物模型的一大技术障碍。我们最近发表的文章表明,给Cas9蛋白添加降解信号可降低Cas9蛋白在食蟹猴胚胎细胞中的半衰期,助于降低CRISPR/Cas9对猴胚胎的嵌合效应。因此,为了达到更好消除CRISPR/Cas9的嵌合效应,我们进一步改造了Cas9蛋白,并取得了几种不同半衰期的Cas9蛋白载体,通过体内外的验证,这些改造的Cas9蛋白均能够发挥基因编辑作用。通过应用这些改造的Cas9蛋白建立了多种动物模型。同时我们利用CRISPR/Cas9技术,建立了世界首例的亨廷顿基因敲入猪模型,首次将人的htt基因精确插入到猪的基因组中,并成功实现了稳定传代,可更精准模拟病人。为研究人类自闭症,我们建立了Shank3基因敲除猴模型,该模型也能很好的模拟自闭症的主要症状,并且用药后能够取得与患者类似的疗效。这些研究均为神经疾病机制及临床前治疗策略研究奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Huntingtin Knockin Pig Model Recapitulates Features of Selective Neurodegeneration in Huntington's Disease.
亨廷顿基因敲入猪模型概括了亨廷顿病选择性神经变性的特征
  • DOI:
    10.1016/j.cell.2018.03.005
  • 发表时间:
    2018-05-03
  • 期刊:
    Cell
  • 影响因子:
    64.5
  • 作者:
    Yan S;Tu Z;Liu Z;Fan N;Yang H;Yang S;Yang W;Zhao Y;Ouyang Z;Lai C;Yang H;Li L;Liu Q;Shi H;Xu G;Zhao H;Wei H;Pei Z;Li S;Lai L;Li XJ
  • 通讯作者:
    Li XJ

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准噶尔雅罗鱼ISSR-PCR反应体系的建立与优化及引物筛选
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    路李鹏;胡文革;涂著池
  • 通讯作者:
    涂著池

其他文献

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Tau转基因猴致病机理的研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2021
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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