Posted by on July 4, 2020 9:05 am
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CRISPR-ERA——基因编辑与调控的gRNA设计

摘要 : 随着越来越多使用CRISPR/Cas9进行基因编辑和调控的实验数据,清华大学自动化系的汪小我和美国斯坦福大学的Lei S Qi博士带领的研究小组根据这些已发表的研究总结的一套sgRNA设计规则,开发出了一种综合性的计算工具。这篇发表于《Bioinformatics》的文章,他们报道了一种全基因组sgRNA设计工具,并提供了一个在线网站,用于预测高效而特异的sgRNA。

细菌的适应性免疫系统CRISPR,是一种功能强大且多功能的基因组工程技术,包括基因编辑(修改基因组序列)和基因调控(抑制或激活基因的表达)。该系统是高度可编程的,利用一个单一的蛋白质,核酸酶Cas9用于基因编辑,或核酸酶缺陷型dCas9用于基因调控。

要进行精确的和可编程的DNA打靶,就必需一个单向导RNA(sgRNA)。有效和特异的基因组工程需要精心设计sgRNA,这仍然是一个巨大的挑战。计算工具已被用来帮助设计CRISPR编辑的sgRNA,但不能用于其他用途,如转录调控。这些计算工具将使得研究人员能够进行自动的sgRNA设计和脱靶位点的验证。

基于此,该研究小组所开发的CRISPR-ERA,一个主要目标是解决sgRNA设计所存在的矛盾,从而能够进行有效和高特异性的基因抑制或激活,也可产生全基因组的sgRNA文库,用于不同生物体的遗传筛选。

在这项研究中,研究人员描述了CRISPR-ERA网站服务器,是一种自动的、综合的sgRNA设计工具,用于CRISPR介导的基因编辑、抑制和激活(editing, repression and activation, ERA)。CRISPR-ERA利用一种快速算法,搜索全基因组sgRNA结合位点,并利用目前发表的CRISPR编辑、抑制和激活数据中所总结的一套规则,评估了它们的有效性和特异性。设计特点是有注释的,可以在一个基因组浏览器中可视化靶位点。研究人员还提供了产生全基因组sgRNA文库的本地版本。

ERA技术,Enzymatic Recombinase Amplification,酶促重组等温扩增技术酶促重组等温扩增(ERA)技术简介,是由苏州先达基因(www.gendx.cn)利用抗体制药领域先进的Molecular Design、Directed Evolution、Affinity Maturation 等技术手段,将来源于细菌,病毒和噬菌体的特定工具酶进行改造突变并筛选其功能,通过不同的核酸扩增反应体系进行优化组合,从而获得核心的重组等温扩增体系。该方法低温条件下(25-42℃)可对痕量的靶DNA/RNA片段进行特异性的扩增,在最适温度35-40℃时,扩增反应时间仅需15分钟,其低温适应性和灵敏度等方面取得了重大突破并达到国际先进水平,而且摆脱国外专利壁垒。

该公司凭借ERA技术在核酸检测领域开发了三大核心技术,体温扩增技术,能在恒温条件下,将痕量的核酸模板扩增到可以检出的水平;单分子荧光检测技术(SM@RT),集恒温扩增与荧光信号检测于一体,可实现扩增过程的实时检测;核酸快速释放技术,为实验节省更多的时间。

CRISPR-ERA,基因编辑与调控的gRNA设计,ERA核酸扩增体系,都是在基因领域的重要组成部分,相信两者在后期基因领域的运用中会也来越广泛。

Published at Sat, 04 Jul 2020 13:04:02 +0000