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CRISPR-Cas9
原理:通过向导RNA(gRNA)引导Cas9核酸酶靶向切割特定DNA序列,利用细胞修复机制(NHEJ或HDR)引入突变。
优势:高效、成本低、设计灵活,可同时编辑多个基因。
应用:敲除(KO)、敲入(KI)、点突变等。
传统方法(ES细胞打靶)
原理:通过同源重组在胚胎干细胞(ES细胞)中修饰目标基因,再通过显微注射获得嵌合体小鼠。
优势:精准度高,适合复杂修饰(如条件性敲除)。
缺点:周期长(6-12个月)、成本高。
其他技术
碱基编辑(Base Editing):无需DNA双链断裂,直接转换单个碱基(如C→T或A→G)。
Prime Editing:更精准的编辑,可实现小片段插入/缺失或点突变。
设计gRNA和Cas9
选择靶序列(避免脱靶效应),合成gRNA和Cas9 mRNA/protein。
递送系统
受精卵注射:将CRISPR组件直接注射到小鼠受精卵中(原核期)。
体外电转:对ES细胞或囊胚进行编辑后移植。
胚胎移植
将编辑后的胚胎移植到假孕母鼠子宫内,获得F0代小鼠。
基因型鉴定
PCR、测序或Southern blot验证编辑效果。
表型分析
根据研究目的分析生理、行为或分子水平的变化。
疾病模型
模拟人类遗传病(如癌症、阿尔茨海默病)。
基因功能研究
通过敲除/过表达探索基因作用机制。
药物测试
评估药物在特定基因背景下的疗效和毒性。
脱靶效应
使用预测软件(如CRISPR Design)优化gRNA设计,并通过全基因组测序验证。
嵌合体问题
F0代小鼠可能为嵌合体,需通过繁育获得稳定遗传的品系。
伦理审批
实验需符合动物伦理规范(如IACUC审核)。
数据库:
ENSEMBL(小鼠基因信息)、CRISPR Design工具(如Benchling)。
商业服务:
多家公司提供定制化基因编辑小鼠(如Cyagen、Jackson Laboratory)。
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