编者按近年来,斑马鱼Crispant技术的崛起标志着基因编辑领域的一次重要突破。其高效性、低成本与易操作性使其成为疾病机制研究、药物筛选及功能基因组学的理想工具,未来在精准治疗方面有望展现更大潜力。
Crispat的定义基于CRISPR/Cas9技术,即通过将Cas9蛋白与目标gRNA结合(形成RNP),注射到斑马鱼的1细胞期,从而获得的F0代敲除嵌合体斑马鱼(整体敲降),可直接应用于表型观察和基因功能研究。与传统的m啡啉介导基因敲降技术相比,Crispant技术存在诸多优势:
Crispant技术的优势
1. 研究周期短:最短2周内可以观察胚胎期表型,通常在4周内可提供包括靶点效率验证的完整研究报告。
2. 可在斑马鱼发育任何阶段观察表型:由于m啡啉在胚胎发育过程中的作用逐渐减弱(细胞分裂和m啡啉降解),一般仅能用于1周内的胚胎表型观察;而Crispant则在基因组层面实现基因编辑,其作用是持续的,从胚胎到成年均可观察表型。
3. 毒副作用低:m啡啉常造成毒副作用,可能产生非敲降的表型,尤其是激活p53信号,因此一般需要合成2条m啡啉以相互验证(增加了成本);而Crispant系统毒副作用低,通过一次设计和筛选可获得多个高效且特异的靶点,不同靶点的表型能够相互验证,并可同时注射多个靶点以实现基因完全敲除。
4. 可同时敲除两个或以上目标基因:在斑马鱼中,目标基因往往有多种亚型,使用两个m啡啉进行同时注射很可能导致斑马鱼胚胎致死或产生非特异的表型。Crispant能够有效地针对多个基因进行同时敲除,同时不会产生非特异性表型。
5. 便于后续稳定品系构建:Crispant筛选获得的靶点可直接用于稳定敲除斑马鱼品系的构建,显著节省建系时间和费用。
应用场景
Crispat技术通过多重sgRNA协同编辑和F0代表型直筛,将基因功能研究的周期缩短至传统方法的1/5,成本降低超过50%。凭借其高效性、低成本与易操作性,使其成为疾病模型构建、基因功能解析及药物筛选的理想工具。
1. 疾病模型构建:
已有研究将其应用于癫痫模型的构建,敲除irf2bpl或cars2基因以模拟患者的抽搐表型,并用于抗癫痫药物筛选,如丙戊酸的验证。同时也用于凝血障碍模型的构建,敲除adcyap1b基因后导致凝血因子下调,表现为自发性出血,适用于抗血栓药物的评价。
2. 基因功能解析:
研究表明,敲除kctd10基因可诱导心脏线性畸形,用于心脏发育的研究;而通过rfx6基因的敲除可诱导糖尿病样表型,应用于胰腺功能的研究。
3. 药物筛选:
研究已通过敲除斑马鱼的cars2、Sigirr、cbsb基因等诱发相关表型,涉及神经系统疾病、抗感染与免疫调节、代谢和罕见病及肿瘤个性化等药物筛选。
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