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下一代分子诊断技术:CRISPR/Cas技术总结

近年来,以CRISPR/Cas为代表的基因编辑带来了生物技术革命性的进步,分别在20152017年两次被Science评为年度突破性科学进展之首,获评Nature10年最具影响力的五大科学事件之首和2020年诺贝尔化学奖。短短几年时间,CRISPR技术成为科研界的热门内容,被称为下一代分子诊断技术!

CRISPR/Cas系统介绍:

     1987年,CRISPR 位点在细菌基因组中被发现,2002CRISPR相关蛋白被发现,随后证实CRISPR-Cas系统是一种RNA引导的适应性免疫系统,可以抵御病毒、质粒等入侵遗传元素,其免疫过程大致可以分为三个阶段:适应、表达和干扰。

1)适应阶段Cas蛋白识别并捕获外来核酸片段,获取新间隔序列,并整合插入自身CRISPR阵列,形成免疫记忆。

2)表达阶段当外来核酸再次入侵时,从CRISPR阵列中相对应的间隔序列,转录出CRISPRRNAcrRNA)前体并加工获得小的、成熟的crRNA,其中包含一个保守的重复序列和一个间隔序列,crRNA进一步与一个或多个Cas蛋白相互作用,形成RNribonucleoprotein)复合体。

3)干扰阶段Cas-crRNA复合体识别外来核酸,通过crRNA靶向目标核酸区域,介导Cas蛋白特异性地破坏入侵核酸。

CRISPR/Cas可分为二大类群:第1类以多个Cas组成的效应复合体行使功能为特征,包括Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型;第2类则只需单个多结构域的Cas,包括Ⅱ(Cas9)、Ⅴ(Cas12)和Ⅵ(Cas13)型。第2类系统简单、高效、操作方便,是目前主要的基因编辑系统,其中最具代表性的是Cas9