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CRISPR/Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR)系统,具有操作难度小、编辑成本低、打靶效率高、无痕编辑等优点,特别适用于细胞的编辑。
CRISPR-Cas系统是原核生物的一种天然免疫系统,病毒入侵某些细菌后,能够把病毒的部分基因存储到自身的DNA里,这个存储空间就是CRISPR。当病毒再次入侵时,细菌基于“已存储”片段,能够准确识别病毒,然后切断病毒的DNA,从而使之失效。人们根据CRISPR-Cas这种独特且精准的靶向能力,将其开发成一种高效的基因编辑工具。
CRISPR/Cas9系统由3个功能组分组成:crRNA(CRISPR RNA,crRNA)、tracrRNA(trans-activatingCRISPR RNA,tracrRNA)及Cas9蛋白。三者结合为复合物,识别特定的 NGG序列,即PAM(protospacer adjacent motif,PAM)区,crRNA 通过碱基互补配对与附近间隔序列作用,Cas9蛋白负责对特定靶标DNA进行双链断裂,在实际应用过程中 crRNA和tracrRNA通常被结合在一起简化为sgRNA(small guide RNA,sgRNA)。
实验步骤
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sgRNA/Cas9 表达质粒构建
由NCBI网站在线工具查找到目的基因的序列;根据网站(http://crispr.mit.edu/)中CRISPOR系统对sgRNA有效性与潜在脱靶位点的预测,根据实验需求设计几条sgRNA,设计引物。 合成相应寡核苷酸链,先将寡核苷酸链退火结合,再用Bbs I-HF酶切PX459质粒载体,利用T4连接酶将退火产物和酶切载体连接起来,经转化和测序得到阳性单菌落,扩大培养并提取质粒,即得sgRNA/Cas9表达质粒;
细胞转染
将细胞提前以4×105cells/well接种于六孔板中;供体表达盒线性化:以供体质粒为模板进行PCR扩增反应、纯化;待细胞汇合度约80%-90%,将供体表达盒线性化片段和sgRNA/Cas9表达质粒以摩尔比1∶1加入到200μL jetPRIME缓冲液中,涡旋混匀。
添加4μL jetPRIME,涡旋1s,室温孵育10min。将转染混合物逐滴添加到细胞培养基中,轻柔摇晃,放置37℃。4h之后换液。细胞转染48h后传2-3代,收集细胞,利用流式分选仪将表达增强绿色荧光蛋白的(enhanced green fluorescent protein, EGFP)单克隆细胞分选出来,接种至96孔板里,每孔含有200μL生长培养基。
转染情况检测
用PCR和WB对EGFP阳性的细胞进行检测。