CRISPR/Cas9介导HDR-SSA两步法猪IGF2基因“无缝编辑”新技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31702099
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1702.家畜种质资源与遗传育种学
  • 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

Recent years, the safety issue against transgenosis has been a social concern. There is a safe and feasible strategy for editing SNP site with potential breeding importance, and the breeding may be achieved by converting the SNP site of target gene from wild type into a natural mutant. However, there are still some difficulties when conducting precise genome editing, such as the off-target effect, low efficiency for HDR-based recombination, poor selection for positive cell clones, deletion of selecting cassette and the low biallelic targeting efficiency. Hence, to edit the SNP site (G>A) within the intron of porcine IGF2 gene, we proposed the “seamless editing” technique based on our previous studies, which uses CRISPR/Cas9 twice to mediate the knock-in of donor DNA (with selecting cassette and the intent mutation) by HDR and subsequently the complete deletion of selecting cassette by SSA repair mechanism. In this project, the strategies including Cas9 nickase, sgRNA-shRNA tandem structure, recombination related factor-Cas9 fusion as well as paired donor vectors will be further applied to establish the novel, secure and efficient platform for the “precise editing” of porcine genome, which will facilitate the genome editing breeding research in the future.
鉴于近年来转基因安全问题备受关注,针对具有重要育种价值的SNP位点进行“精确编辑”,使其从野生型向自然存在的突变型转变,被认为是一种安全可行的基因组编辑育种策略。然而在基因组“精确编辑”研究中,尚存在着脱靶效应、HDR重组效率低、阳性细胞克隆筛选难、筛选标记基因再删除以及双等位打靶效率低等问题。因此,我们在前期一系列相关研究的基础上,针对猪IGF2基因内含子SNP位点(G>A)的“精确编辑”,提出了CRISPR/Cas9介导HDR-SSA两步法的“无缝编辑”技术:通过HDR和SSA修复机制先后实现供体DNA的敲入(含筛选标记及目标突变)和筛选标记基因组件的无痕迹删除,同时整合Cas9切口酶、sgRNA-shRNA串联表达、重组因子-Cas9融合表达以及双供体载体等优化策略,建立一个新型的、安全高效的猪基因组“精确编辑”技术平台,为猪基因组编辑育种研究奠定基础。

结项摘要

鉴于近年来转基因安全问题备受关注,针对具有重要育种价值的SNP位点进行“精确编辑”,使其从野生型向自然存在的突变型转变,被认为是一种安全可行的基因组编辑育种策略。然而在基因组“精确编辑”研究中,尚存在着HDR重组效率低、阳性细胞克隆筛选难、筛选标记基因再删除以及双等位打靶效率低等问题。因此,本项目课题组针对猪IGF2基因内含子SNP位点(G>A)的“精确编辑”,开发并优化了CRISPR/Cas9介导HDR-SSA两步法的“无缝编辑”技术,建立了相应的双等位无缝编辑系统,并实现了猪IGF2基因的无缝编辑。为了提高筛选标记再删除效率,课题组进一步开发了CRISPR/Cas9-PiggyBac系统;为了实现无筛选标记整合的基因编辑,课题组进一步开发了HDR-USR和acNHEJ-USR基因编辑阳性细胞报告筛选系统。这些CRISPR/Cas9配套系统的开发为以后的家畜尤其是猪基因组编辑育种研究提供了有效的技术手段。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Editorial: Precise Genome Editing Techniques and Applications.
社论:精确的基因组编辑技术和应用。
  • DOI:
    10.3389/fgene.2020.00412
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xu Kun;Segal David Jay;Zhang Zhiying
  • 通讯作者:
    Zhang Zhiying
A Universal Surrogate Reporter for Efficient Enrichment of CRISPR/Cas9-Mediated Homology-Directed Repair in Mammalian Cells
用于在哺乳动物细胞中有效富集 CRISPR/Cas9 介导的同源定向修复的通用替代报告基因
  • DOI:
    10.1016/j.omtn.2019.12.021
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Molecular Therapy - Nucleic Acids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Nana Yan;Yongsen Sun;Yuanyuan Fang;Jingrong Deng;Lu Mu;Kun Xu;Joe S. Mymryk;Zhiying Zhang
  • 通讯作者:
    Zhiying Zhang
sgRNA-shRNA Structure Mediated SNP Site Editing on Porcine IGF2 Gene by CRISPR/StCas9.
通过 CRISPR/StCas9 对猪 IGF2 基因进行 sgRNA-shRNA 结构介导的 SNP 位点编辑。
  • DOI:
    10.3389/fgene.2019.00347
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Sun Yongsen;Yan Nana;Mu Lu;Sun Bing;Deng Jingrong;Fang Yuanyuan;Shao Simin;Yan Qiang;Han Furong;Zhang Zhiying;Xu Kun
  • 通讯作者:
    Xu Kun

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其他文献

非确知目标先验知识条件下MIMO雷达稳健波形设计
  • DOI:
    10.16652/j.issn.1004-373x.2017.17.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代电子技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周子昂;徐坤;刘玉春;王洪雁
  • 通讯作者:
    王洪雁
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  • 期刊:
    中国生物制品学杂志
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    李海东;李秀;肖静;徐坤
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    徐坤
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    秦日鹏;徐坤;陈佳伟;韩亮亮;丁希仑
  • 通讯作者:
    丁希仑

其他文献

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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

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          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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