摘要基因编辑技术的发展,革新了传统方法对非人灵长类(Non human primate,NHP)进行遗传修饰的手段(转基因技术和RNAi介导的基因沉默),让遗传修饰NHP建模研究获得快速发展,推进了人类疾病研究的进程。现有的基因编辑技术中,CRISPR/Cas9以其设计简单、高效和特异几种特点较之锌指核酸酶技术(Zinc-finger nuclease,ZFN)与转录激活样效应物核酸酶(Transcriptionactivator-like effector nuclease,TALENs)占有绝对的优势,被科研工作者广泛接受与使用,在临床治疗方面表现出极大潜力。<br> CRISPR/Cas9系统特异性依赖于sgRNA靶序列与PAM序列(-NGG)识别,但基因组中同时存在许多与sgRNA相似的DNA序列,可能会导致Cas9非特异性导向。在拟切割位点以外,产生非目的性突变(Unexpected mutation),形成脱靶效应。脱靶效应的存在,使得人们对CRISPR/Cas9作为一项基因编辑技术的安全性提出了质疑,阻碍了其应用于临床的进程。<br> 对CRISPR/Cas9脱靶效应,在人类细胞与小鼠中都有相应的研究,许多研究还致力于减少脱靶效应的发生。小鼠活体中已经有系统而全面的评估,由于灵长类与啮齿类生理结构上存在较大差异,啮齿类中评估结果并不能直接应用于灵长类,因此,需要对CRISPR/Cas9在NHP基因敲除中的脱靶效应进行系统的活体动物水平评估。另外,在NHP中利用NHEJ(Non-homologous end joining,NHEJ)介导的基因敲除效率与在NHP中其他物种相似,维持在较高的水平;然而,利用HR(Homologous recombination,HR)修复通路介导的基因敲入与替换效率却极低。Rad51基因是一个重组酶基因,其编码蛋白在HR过程中发挥着重要功能,对维持基因组稳定性起着非常重要的作用。不同物种Rad51序列结构及上的差异可能造成不同物种HR效率的差异,从而导致不同物种中基因替换与敲入效率的不同。<br> 在本研究中,我们对CRISPR/Cas9基因编辑猕猴及其野生型亲本进行二代(Illumina)全基因组测序,在全基因组范围内对CRISPR/Cas9脱靶效应进行了系统而全面的评估,发现CRISPR/Cas9在NHP中没有导致明显非目的性突变的产生,对CRISPR/Cas9在NHP中应用的安全性,提供相应数据支持。在最后部分,我们选择了人、猕猴、小鼠和酵母四个物种的Rad51基因进行比较分析,通过细胞实验,探究表达不同物种的Rad51对HR修复效率的影响。实验结果初步显示,表达酵母Rad51对HR效率有明显的提高。在未来的研究中,我们将会在不同基因与物种中对该结果进行验证,最终寻找提高CRISPR/Cas9在NHP中基因敲入与替换效率的方法。
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