基因剪刀CRISPR：實(shí)現(xiàn)基因組特定位點(diǎn)的編輯

  基因剪刀，在一定條件下，某些RNA通過(guò)堿基配對(duì)與底物RNA結(jié)合而催化底物RNA在特異位點(diǎn)斷裂而被稱(chēng)之為限制性核酸內(nèi)切酶，又稱(chēng)核酶或限制酶。　　　　作為生物學(xué)新寵，CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)與ZFN、TALEN并稱(chēng)為三大基因編輯工具。CRISPR操作簡(jiǎn)單，研究人員能更快、更經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)基因組特定位點(diǎn)的編輯?！　　　{借過(guò)去10年在基因組編輯領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)積累以及專(zhuān)業(yè)的生物信息學(xué)平臺(tái)，默克已成功設(shè)計(jì)出覆蓋人類(lèi)、小鼠和大鼠三個(gè)物種所有基因的CRISPR/Cas9，并提供在線定制服務(wù)。此外，默克與Sanger Institute (Cambridge, UK) 合作開(kāi)發(fā)了人、小鼠全基因組CRISPR 文庫(kù)，以幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)基因功能的快速篩選、規(guī)模化的模型建立以及藥物作用篩選等?！　　　RISPR最早在細(xì)菌和古細(xì)菌中被發(fā)現(xiàn)，是成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列。在CRISPR 位點(diǎn)附近，還存在一系列CRISPR相關(guān)基因(CRISPR-associated, Cas)?？茖W(xué)家認(rèn)為CRISPR-Cas系統(tǒng)很可能是生物體為應(yīng)對(duì)病毒和質(zhì)粒不斷攻擊而演化來(lái)的獲得性免疫防御機(jī)制，因?yàn)樗坏哂姓婧思?xì)胞的特異性和記憶性，還具有原核細(xì)胞特有的可遺傳性?！　　　?013年，勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Berkeley Lab）的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其具有基因組編輯的功能（Science）。科學(xué)家們利用CRISPR系統(tǒng)的機(jī)理研發(fā)基因工程技術(shù)，成功地對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞的目標(biāo)基因進(jìn)行添加、刪除、激活或抑制。
 鑒于操作簡(jiǎn)便又高效，CRISPR技術(shù)如風(fēng)暴般席卷全球，成為最熱門(mén)的新一代基因組編輯工具。與TALENs (轉(zhuǎn)錄激活樣效應(yīng)核酸酶)或ZFN（鋅指結(jié)構(gòu)域核酸酶）等方法相比，CRISPR不僅能精確有效地編輯人類(lèi)干細(xì)胞，并且在實(shí)驗(yàn)的所有靶基因上具有更顯著的效應(yīng)。構(gòu)建一只轉(zhuǎn)基因小鼠，使用傳統(tǒng)的基因編輯方法需要半年時(shí)間，而使用CRISPR技術(shù)，一個(gè)月就能搞定！　　　　2016年7月，華西醫(yī)院盧鈾教授研究小組獲得批準(zhǔn)開(kāi)展全球首個(gè)CRISPR人體實(shí)驗(yàn)。幾乎是同期，Salk研究所首次報(bào)道了應(yīng)用CRISPR對(duì)非分裂細(xì)胞的基因編輯，為非分裂細(xì)胞的遺傳性疾病的患者帶來(lái)了曙光。CRISPR技術(shù)應(yīng)用發(fā)展日新月異，掌握這門(mén)技術(shù)必將為科學(xué)研究帶來(lái)更多的可能性?！　　　∧霜?dú)有的在線設(shè)計(jì)工具讓用戶(hù)可根據(jù)CRISPR/Cas靶定的要求，識(shí)別人、小鼠和大鼠外顯子中的最佳靶位點(diǎn)，從而最大限度減少了脫靶效應(yīng)。為幫助科學(xué)家更快、更經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)基因篩選與基因編輯，默克公司還推出了一系列CRISPR/Cas9系統(tǒng)工具，為您的科研工作如虎添翼?！　　　?.CRISPR Sanger 全基因組文庫(kù)　　　　默克與Sanger Institute (Cambridge, UK) 合作開(kāi)發(fā)了人/小鼠全基因組CRISPR文庫(kù)，擁有其獨(dú)家經(jīng)銷(xiāo)權(quán)。該CRISPR文庫(kù)含有38萬(wàn)個(gè)克隆，涵蓋了16000個(gè)蛋白編碼基因。此外，默克還提供Mission shRNA文庫(kù)，以及shRNA和CRISPR的文庫(kù)組合，滿足科研工作者多種需要。

  2.SygRNATM-Cas9核糖核蛋白（RNP）系統(tǒng)　　　　傳統(tǒng)的CRISPR-Cas9系統(tǒng)存在脫靶效應(yīng)，表達(dá)Cas9蛋白也可能引發(fā)免疫應(yīng)答。默克開(kāi)發(fā)的Cas9核糖核蛋白(RNP)系統(tǒng)能夠有效降低脫靶風(fēng)險(xiǎn)，提高基因編輯的特異性。RNP由Cas9蛋白與引導(dǎo)RNA（crRNA and tracrRNA）兩部分組成。引導(dǎo)RNA讓RNP短暫結(jié)合一個(gè)獨(dú)特的23bp序列，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定序列的編輯。

 3.Cas9/gRNA單質(zhì)粒系統(tǒng)　　　　默克將傳統(tǒng)的雙質(zhì)粒體系改造成單質(zhì)粒載體系統(tǒng)，大大降低轉(zhuǎn)染難度，最大限度地增加轉(zhuǎn)染效率；通過(guò)2A肽策略使GFP與Cas9共表達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)性細(xì)胞的富集，給您帶來(lái)事半功倍的效果；優(yōu)化配置的啟動(dòng)子則可大大提高gRNA和Cas9在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)效率。

 4.Cas9-D10A雙切口酶系統(tǒng)　　　　經(jīng)過(guò)改造的Cas9-D10A雙切口酶配合使用一對(duì)gRNA，分別在相對(duì)的兩條DNA鏈上產(chǎn)生切口，從而形成功能性的雙鏈斷裂。這種設(shè)計(jì)能最大限度降低脫靶效應(yīng)。預(yù)設(shè)計(jì)的CRISPR雙切口酶系統(tǒng)適用于人、大鼠、小鼠基因組，針對(duì)其他區(qū)域和物種的設(shè)計(jì)可進(jìn)行個(gè)性化定制。

  5.高度純化的RNA系統(tǒng)　　　　純化的gRNA和Cas9 mRNA直接用于胚胎顯微注射，可避免啟動(dòng)子不兼容性和質(zhì)粒隨機(jī)整合的風(fēng)險(xiǎn)，尤其適用于胚胎注射以及對(duì)dsDNA敏感、存在啟動(dòng)子細(xì)胞不兼容的細(xì)胞。因此，CRISPR RNA 形式是構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型和在乎基因組質(zhì)粒整合風(fēng)險(xiǎn)的科研人員的理想選擇。

 此外，還有適合各類(lèi)CRISPR產(chǎn)品的陽(yáng)性和陰性對(duì)照，以及詳細(xì)的技術(shù)介紹和應(yīng)用說(shuō)明?！　　　↑c(diǎn)此獲取更多CRISPR/Cas9技術(shù)信息和參考文獻(xiàn)　　　　默克公司獲得了由隸屬于麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的Broad研究所授予的CRISPR/Cas9技術(shù)非獨(dú)占許可知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從而可以制造、使用并分銷(xiāo)先進(jìn)的基因編輯工具CRISPR/Cas9，并將其應(yīng)用于多項(xiàng)研究中，包括改良植物和動(dòng)物模型、定制細(xì)胞系和對(duì)CRISPR/ CAS高通量基因篩選?！　　　。ㄔ瓨?biāo)題：科學(xué)研究必備工具之高效基因剪刀CRISPR）