CRISPR/Cas9腺病毒载体旨在将基因组编辑扩展到原代细胞

肯德尔·摩根

腺病毒-CRISPR-Cas9-delivery-plasmids-Manuel-Goncalves 最初发表于2014年9月30日,最后更新于2020年12月10日,作者是Benoit Giquel。
腺病毒载体188完整比分直播(ADV)已经使用了多年体内它是研究最多的病毒之一。腺病毒是非包膜双链DNA病毒,基因组大小约36 kb,不整合到宿主基因组中,消除了其他载体的致癌性或遗传毒性风险(Lukashev et al.,2016)。包裹基因组的蛋白质衣壳主要由三种蛋白质组成,这些蛋白质可以很容易地进行修饰,以促进其进入目标细胞(Beatty等人,2012年)。这些特性使AdV成为先进基因组编辑设备(如CRISPR-Cas)体内交付的一个有吸引力的候选者。

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使用腺病毒载体传递gRNA和Cas9188完整比分直播

与其他病毒载体相比,AdVs可以提供较大的188完整比分直播转基因包装容量。例如,包装容量约为6KB的1新一代ADV的包装容量已经大于AAV载体。这种能力足以在一个病毒颗粒中携带Cas9基因和gRNA表达盒。AdV在英语中的应用初探体内CRISPR Cas交付使用非同源端接(NHEJ)由于插入、缺失或移码而敲除基因的DNA修复机制(丁等人,2014年,王等人,2015年)。在这些研究中,采用的策略是将标准AdV载体与Cas9和设计用于靶向突变基因的gRNA一起传递到靶器官或组织。在一个科学报告Manuel Goncalves实验室在2014年介绍交付方法的论文中报告,AdV介导的gRNA:Cas9核糖核蛋白复合物转导转化和非转化细胞产生的靶向突变率与编码TALENs的等基因AdV以相同染色体区域为靶点实现的突变率相似。CRISPR/Cas9衍生的RNA引导核酸酶在各种细胞类型中诱导的基因断裂频率在18%到65%之间(Maggio等人,2014年)。

NHEJ的另一种方法是利用同源定向修复(HDR)敲入矫正基因。为此,您需要提供一个DNA模板,通过同源性定向修复修复双链断裂,您可能需要使用两个病毒载体系统:一个用于Cas9/sgRNA的载体和一个用于特定DNA模板的载体。Manuel Gonçalves的实验室利用这一双载体系统在发表于188完整比分直播自然方法同一年,将RNA引导的核酸酶或TALENs与AdV供体DNA一起传递,导致绝大多数AdV修饰的人类细胞进行无瘢痕同源性定向基因组编辑(Maggio等人,2014年)。Gonçalves说,他们将这种现象归因于线性双链AdV基因组末端存在末端蛋白。这种蛋白质DNA结构可能会降低供体DNA与“总是自然发生”的偶发双链染色体DNA断裂相互作用的可能性

这些腺病毒CRISPR/Cas9基因组编辑Manuel Gonçalves和他在莱顿大学医学中心的同事开发和演示的工具现在可以在Addgene上找到,并提供了它们的描述实验方案. 沉积到Addgene的三种质粒为:pAdSh.PGK.Cas9,pAdSh.U6.gRNAS1,及pAdSh.U6.gRNAGFP.

Gonçalves说,ADV的优点包括其体表性质和非常有效地将DNA导入治疗相关的非转化哺乳动物细胞。这些病毒载体系统在分裂和静止的有丝分裂后哺乳动物细胞中也同样有效。

腺病毒载体介导CRISPR的应用188完整比分直播

从那时起,其他研究小组已经成功地开发并使用AdV载体在几个生物系统中编辑基因。例如,它被用于遗传性疾病,如B-地中海贫血、镰状细胞病、杜氏肌营养不良症、α1抗胰蛋白酶缺乏症(迄今为止最广泛使用)或癌症基因治疗,如非酒精性脂肪性肝炎癌症。在通常使用Adv载体递送的血浆蛋白缺陷中,基于HDR的CRISPR方法具有潜在的普遍治疗优势(Stephens et al.,2019)。如果实现了足够的基因转移和敲除,生产细胞就可以为任何此类疾病产生正确数量的蛋白质。因此,这项技术代表了一个潜在的平台,可以通过简单地切换相关的GRNA和供体DNA来实现

腺病毒CRISPR/Cas9基因组编辑工具也可用于在成年动物体细胞中传递Cas9和DNA模板,以创建特定癌症的动物模型。这正是斯隆·凯特林癌症纪念中心安德里亚·文图拉实验室创建Eml4–Alk驱动型肺癌模型所做的工作(Maddalo等人,2014年)。这些工具可在Addgene上获得,可能对希望创建此类动物模型的实验室有用。

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要了解更多关于使用Gonçalves和Ventura实验室质粒(包括协议)进行CRISPR/Cas9腺病毒传递的信息,请查看Addgene的质粒:pAdSh.PGK.Cas9(表达来自PGK启动子的化脓链球菌Cas9)和U6启动子驱动的引导RNA结构,pAdSh.U6.gRNAS1pAdSh.U6.gRNAGFP,以及腺Cas9腺叶. 或者,如果您正在寻找范围更广的CRISPR质粒工具,请在Addgene上查找更多质粒、CRISPR技术指南、常见问题解答和CRISPR资源CRISPR页面.


工具书类

Beatty MS,Curiel DT(2012)组织特异性靶向腺病毒策略。简介:病毒在癌症治疗中的应用。爱思唯尔,第39-67页

丁Q,Strong A,Patel KM,Ng S-L,Gosis BS,Regan SN,Cowan CA,Rader DJ,Musunuru K(2014)通过体内CRISPR-Cas9基因组编辑对PCSK9进行永久性改变。Circ Res 115:488–492。https://doi.org/10.1161/circresaha.115.304351

Holkers M,Maggio I,Henriques SFD,Janssen JM,Cathomen T,Gonçalves MAFV(2014)腺病毒载体DNA,用于使用工程核酸酶精确编辑基因组。Nat方法11:1051–1057。https://doi.org/10.1038/nmeth.3075

Lukashev AN,Zamyatnin AA Jr(2016)基因治188完整比分直播疗的病毒载体:现状和临床前景。莫斯科生物化学81:700–708。https://doi.org/10.1134/s0006297916070063

Maddalo D、Manchado E、Concepcion CP、Bonetti C、Vidigal JA、Han Y-C、Ogrodowski P、Crippa A、Rekhtman、de Stanchina E、Lowe SW、Ventura A(2014)利用CRISPR/Cas9系统进行致癌染色体重排的体内工程。《自然》516:423–427。https://doi.org/10.1038/nature13902

Maggio I,Holkers M,Liu J,Janssen JM,Chen X,Gonçalves Maff(2014)腺病毒载体递送RNA引导的CRISPR/Cas9核酸酶复合物在多种人类细胞中诱导靶向突变。Sci报告4:。https://doi.org/10.1038/srep05105

Stephens CJ,Lauron EJ,Kashentseva E,Lu ZH,Yokoyama WM,Curiel DT(2019)使用CRISPR/Cas9腺病毒载体对血友病B进行长期校正。控制释放杂志298:128–141。https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2019.02.009

Wang D,牟华,Li S, Li Y, Hough S, Tran K, Li J, Yin H, Anderson DG, Sontheimer EJ, Weng Z, Gao G, Xue W(2015)尽管Cas9特异性免疫应答,但腺病毒介导的Pten体细胞基因组编辑在小鼠肝脏中的作用。人类基因治疗26:432-442。https://doi.org/10.1089/hum.2015.087

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