2 CRISPR/Cas9技术的运用 2.1 CRISPR/Cas技术与基因敲除动物模型 基因敲除动物模型一直以来是在活体动物上开展基因功能硏究、寻找合适药 物作用靶标的重要工具。但是传统的基因敲除方法需要通过复杂的打靶载体构建 ES细胞筛选和嵌合体小鼠选育等一系列步骤,不仅流程繁琐、对技术的要求很 高,而且费用大,耗时较长,成功率受到多方面因素的限制。即使是技术比较成 熟的实验室,利用传统技术构建基因敲除大、小鼠一般也需要一年以上时间 而 CRISPR/Cas技术运用于DNA片断的插入或定点突变的实现,只需在此 基础上为细胞提供一个修复的模板质粒,这样细胞就会按照提供的模板在修复过 程中引入片段插入或定点突变,对受精卵细胞进行基因编辑,并将其导入代孕母 体中,可以实现基因编辑动物模型的构建,如图4所示。该技术将重新定义模式 动物。 向导RNA PAM序列 cas9内切酶 与基因组序列匹配 基因组DNA 双链DNA断裂修复 供体DNA分子 基因组靶向修饰 人体细胞 细菌细胞 斑马鱼 4:基因编辑动物模型的构建 22 CRISPR/Cas9技术与生物医学 在医疗健康领域,用iPS细胞(诱导多能干细胞)治疗人类的镰刀形贫血症 可以将病人的皮肤细胞诱导成iPS细胞,利用 CRISPR/Cas9技术介导同源重组 来修复发生突变的血红蛋白基因,再将修复的iPS细胞定向诱导分化为造血干细 胞移植到病人体内。此外,像使用 CRISPR技术根除HV病毒、诱导宫颈癌细 胞自我毁灭、构建癌症模型等最新成果先后被 Nature等著名杂志所报道。在奶 制品的发酵中,利用 CRISPR/Cas9增强发酵菌株对噬菌体的防御能力;在家畜 育种方面,也正在利用基因编辑工具改良显着影响家畜生产性能的基因位点,实 现猪、牛、羊等大型家畜生产性能的提高等。2.CRISPR/Cas9 技术的运用 2.1 CRISPR/Cas 技术与基因敲除动物模型 基因敲除动物模型一直以来是在活体动物上开展基因功能研究、寻找合适药 物作用靶标的重要工具。但是传统的基因敲除方法需要通过复杂的打靶载体构建、 ES 细胞筛选和嵌合体小鼠选育等一系列步骤，不仅流程繁琐、对技术的要求很 高，而且费用大，耗时较长，成功率受到多方面因素的限制。即使是技术比较成 熟的实验室，利用传统技术构建基因敲除大、小鼠一般也需要一年以上时间。 而 CRISPR/Cas 技术运用于 DNA 片断的插入或定点突变的实现，只需在此 基础上为细胞提供一个修复的模板质粒，这样细胞就会按照提供的模板在修复过 程中引入片段插入或定点突变，对受精卵细胞进行基因编辑，并将其导入代孕母 体中，可以实现基因编辑动物模型的构建，如图 4 所示。该技术将重新定义模式 动物。 图 4：基因编辑动物模型的构建 2.2 CRISPR/Cas9 技术与生物医学 在医疗健康领域，用 iPS 细胞（诱导多能干细胞）治疗人类的镰刀形贫血症， 可以将病人的皮肤细胞诱导成 iPS 细胞，利用 CRISPR/Cas9 技术介导同源重组 来修复发生突变的血红蛋白基因，再将修复的 iPS 细胞定向诱导分化为造血干细 胞移植到病人体内。此外，像使用 CRISPR 技术根除 HIV 病毒、诱导宫颈癌细 胞自我毁灭、构建癌症模型等最新成果先后被 Nature 等著名杂志所报道。在奶 制品的发酵中，利用 CRISPR/Cas9 增强发酵菌株对噬菌体的防御能力；在家畜 育种方面，也正在利用基因编辑工具改良显着影响家畜生产性能的基因位点，实 现猪、牛、羊等大型家畜生产性能的提高等