繼上次發表的Guide RNA設計和篩選的相關知識之后,希望大家還沒有忘記相關的操作和技巧,今天,我們就來和大家聊聊后續的實驗,在基因編輯鼠的過程中,sgRNA表達載體是如何構建的呢?
在靶點篩選結束之后,下一步就要進行sgRNA載體構建。在構建表達載體前,應根據實驗目的選取合適的表達質粒。比如進行實驗時考慮是否需要reporter標簽,是否需要藥物篩選基因等。
接下來以構建px330質粒為例,具體說明如何構建sgRNA表達載體。(圖1)
先確定20bp靶標序列(基因組序列應為20bp+NGG);
如20bp第一個為G,則略過此部分;在20bp前額外添加一個G,形成G+20bp序列(U6 human promoter轉錄時需要起始堿基為G);
在20bp或G+20bp 5’前添加caccg,形成cacc-G+20bp序列,則為Forward序列(直接合成即可);
將20bp或G+20bp 進行反向互補,并在5’前添加aaac,則為Reverse序列(直接合成即可);
合成的sgRNA正反向堿基(摩爾濃度為100μM)進行退火,使之堿基配對并形成雙鏈結構;
BbsI酶切px330質粒,并對酶切后的載體進行回收;
將退火配對后的sgRNA堿基用超純水按1:200稀釋,并與回收后的載體進行連接;
連接產物進行轉化,氨芐抗性固體培養板進行涂板;
挑取單克隆菌落,擴大培養后提取質粒,并使用human U6通用引物對連接載體進行測序,檢測sgRNA 堿基片段是否正確插入px330質粒。

圖1.px330 sgRNA表達載體構建示意圖
然而,在進行受精卵顯微注射時為了增加基因編輯的效率,一般以RNA形式替代DNA質粒形式。以下為構建sgRNA體外轉錄載體pGS3-T7-sgRNA步驟。(圖2)
確定20bp sgRNA靶序列,按上述操作將其連接至BbsI酶切的pGS3-T7-sgRNA中,測序并挑選正確插入的質粒;
pGS3-T7-sgRNA質粒線性化:用DraI酶切1μg pGS3-T7-sgRNA質粒,37℃反應3h;
以構建正確的pGS3-T7-sgRNA為模板,配制體外轉錄反應溶液(體系見表1);
將上述溶液均勻混合后輕微離心,將轉錄反應液收集于反應管底部,42℃反應 2 小時;
加3μl RNase-Free DNase I至20μl反應體系中,充分混合后置于37℃反應30min;
加77μl RNase-free 純水以終止反應繼續進行;
使用酚氯仿和異丙醇方法純化轉錄后的RNA;
取反應液的一部分進行4% 瓊脂糖凝膠電泳,確認體外轉錄后的 RNA 產物;
測定RNA濃度,用以顯微注射。

圖2. pGS3-T7-sgRNA載體構建及體外轉錄示意圖
|
試劑 |
用量 |
|
Transcription buffer ,10 x |
2μl |
|
Template DNA ,200ng/μl |
5μl |
|
ATP ,50mM |
2μl |
|
GTP ,50mM |
2μl |
|
CTP ,50mM |
2μl |
|
UTP ,50mM |
2μl |
|
Rnase inhibitor ,40U |
0.5μl |
|
RNA polymerase , 50U |
2μl |
|
RNase-free H2O |
2.5μl |
表1. sgRNA T7-體外轉錄反應體系
Cas9表達載體體外轉錄步驟。(圖3)
pSP6-Cas9質粒線性化:用NotI單酶切5μg pSP6-Cas9質粒,37℃反應5h;
0.8%或1%瓊脂糖凝膠電泳,并進行DNA凝膠純化回收,測定濃度;
以純化DNA為模板,按mMessage mMachine SP6體外轉錄試劑盒說明書配制反應溶液(體系見表2);
將上述溶液均勻混合后輕微離心,將轉錄反應液收集于反應管底部,37℃反應 2 h;
加1μl TURBO DNase至反應溶液中,混勻并在37℃反應15min;
加30μl nuclease-free 純水及30μl 氯化鋰溶液,混勻溶液并在-20℃冷凍30min;
4℃、14,000g離心10min以沉淀mRNA,小心去除上清溶液。并用500μl 70%乙醇清洗一遍,同時再次4℃、14,000g離心10min;
吸凈上清乙醇溶液,室溫干燥5min,最后用20μl RNase-free 純水溶解mRNA沉淀,混勻后置冰上并測定濃度,最后置于-80℃或-150℃保存。

圖3. pSP6-Cas9載體構建及體外轉錄示意圖
|
試劑 |
用量 |
|
Transcription buffer ,10 x |
2μl |
|
Template DNA ,200ng/μl |
5μl |
|
SP6 NTP/CAP ,2 x |
2μl |
|
SP6 enzyme mix |
2μl |
|
RNase-free H2O |
9μl |
表2. Cas9 mRNA SP6-體外轉錄反應體系
參考文獻:
Shao Y et al., CRISPR/Cas-mediated genomeediting in the rat via direct injection of one-cell embryos. Nat Protoc. 2014Oct;9(10):2493-512.
日前,中國農科院油料所油料作物逆境生物學與抗性改良創新團隊聯合美國東卡羅來納大學,系統總結了植物免組織培養基因編輯領域的前沿研究進展,構建了成熟的技術實施體系,為基因編輯技術在大宗農作物育種中規模化應......
在基因編輯的世界里,傳統的CRISPR-Cas9技術像一把力道剛猛的“分子剪刀”。它能精準地找到出錯的DNA序列,然后“咔嚓”一聲將其剪斷。但問題也隨之而來:這把剪刀在剪斷DNA雙鏈的同時,也常會引發......
繼美國哥倫比亞大學的DieterEgli團隊之后,第二個科研團隊報告稱,利用高精度基因編輯技術改造了人類胚胎DNA。相關論文6月25日發表于《自然》。但多名科研人員表示,該實驗的成功,讓關于胚胎基因編......
近年來,隨著神經生物學、基因編輯、細胞治療、生物標志物、人工智能等前沿技術的突破,CNS領域正迎來新一輪創新浪潮。從KarXT等靶點突破到iPSC衍生細胞治療的臨床進展,從基因療法、小核酸藥物到PRO......
美國得克薩斯大學奧斯汀分校科學家鑒定出一種天然存在的酶——Al3Cas12f。分析結果顯示,該酶體積足夠小巧,可搭載于腺相關病毒載體(目前基因編輯療法的主流遞送工具)之中,順利送入人體內。在此基礎上,......
近日,中國科學院院士、空軍軍醫大學西京醫院肝膽外科主任醫師竇科峰團隊領銜,聯合唐都醫院成功為一名肝衰竭患者實施六基因編輯豬肝臟體外灌注治療。經過66小時持續治療,患者狀況良好,主要肝功能指標顯著改善。......
近日,中國農業科學院農業基因組研究所超級稻種質創新團隊利用多重基因編輯成功改善了野生稻農藝性狀,為現代育種工作提供了新策略。相關研究成果發表在《植物學報(英文版)》(JournalofIntegrat......
科研最開心的時刻,不是論文發表,而是從近三年毫無進展的黑暗中,第一次看到實驗數據顯示編輯效率達到百分之幾十的那一天。“我們花了五年時間,有很多節點都覺得做不下去了,我頭發都掉了好多。”剛剛入職中國農業......
大豆作為糧食與經濟作物,在田間生產常受多種病害侵襲,導致其產量損失。microRNA是植物基因表達調控的核心分子,通過介導靶基因沉默及phasiRNA生成,在生長發育與抗病應答中發揮作用。其中,miR......
美國科研團隊在新一期《自然·生物技術》雜志發表研究成果稱,他們基于逆轉錄酶開發出一種新型基因編輯技術,能夠更精準、更高效地同時修復哺乳動物細胞內的多個致病突變,為開發廣譜基因療法奠定了重要基礎。許多遺......