CRISPR-Cas 系統(tǒng)是原核生物的一種應(yīng)對病毒（如噬菌體）入侵的免疫系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括：規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)序列CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats），前導(dǎo)序列Leader，Cas基因序列Cas gene，以及反式激活CRISPR RNA（trans-activating CRISPR RNA，tracrRNA） 序列。該系統(tǒng)主要分為 Type Ⅰ、Type Ⅱ、Type Ⅲ 3種不同類型，其中Type Ⅱ系統(tǒng)只有一種核酸酶參與，即Cas9。CRISPR-Cas9在細(xì)菌中起到的作用就是識別入侵的病毒，將其基因組片段錄入自己的基因組，當(dāng)病毒再次入侵時候，切割其DNA或RNA進(jìn)而消除感染。
CRISPR-Cas9系統(tǒng)在編輯基因的時候，需要2個組成部分：Cas9核酸酶和sgRNA（single guide RNA，引導(dǎo)RNA）。Cas9和sgRNA會形成一個Cas9核糖核蛋（ribonucleoprotein，RNP）。這個RNP能結(jié)合到基因組的靶序列上?；蚪M的靶序列如果要被切割，需要滿足兩個條件：第一，sgRNA與基因組上有17-21個堿基的同源區(qū)，也被稱為前間隔序列protospacer。第二，靶序列附近有前間隔序列鄰近基序PAM（protospacer adjacent motif），需要注意的是，在設(shè)計(jì)sgRNA時，PAM并不是sgRNA的一部分。在滿足上述兩個條件后，在tracrRNA引導(dǎo)下，sgRNA與基因組的靶序列結(jié)合，進(jìn)而RNP在PAM上游4到5個堿基的位置切割靶序列，形成一個DNA雙鏈損傷（DSB）。
在經(jīng)過CRISPR-Cas9系統(tǒng)切割并產(chǎn)生DNA雙鏈損傷后，哺乳動物細(xì)胞會啟動兩種常見的DNA修復(fù)機(jī)制對斷裂進(jìn)行修復(fù)，即非同源末端連接機(jī)制NHEJ和同源定向修復(fù)機(jī)制HDR。利用NHEJ機(jī)制的易錯性和HDR的同源重組特性，從而實(shí)現(xiàn)對靶基因的敲除、敲入、定點(diǎn)突變以及定點(diǎn)修復(fù)等目的。
CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)現(xiàn)已風(fēng)靡全球，沒有哪種技術(shù)的普及與進(jìn)展速度能與其比肩。2020年諾貝爾化學(xué)獎授予了法國女科學(xué)家?，敿~埃勒·沙爾龐捷和美國女科學(xué)家珍妮弗·杜德納，以表彰她們在基因組編輯方法研究領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)。CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的應(yīng)用包括但不限于：
1、用于基因敲除（沉默）或敲入（點(diǎn)突變、標(biāo)簽等）；
2、通過單堿基突變等用于基因修復(fù)（如白內(nèi)障）；
3、阻止靶基因mRNA轉(zhuǎn)錄以進(jìn)行基因表達(dá)調(diào)控；
4、適合構(gòu)建抗性基因文庫，進(jìn)行大規(guī)模文庫篩選；
5、在活細(xì)胞中監(jiān)測染色體的構(gòu)象變化或基因分布等。
銷售咨詢
技術(shù)支持
