一种CRISPR-Cas9介导的外显子定点突变技术在细胞系中应用转让专利
申请号 : CN201910302026.4
文献号 : CN109943567B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 康铁邦 , 王熵 , 武远众
申请人 : 中山大学肿瘤防治中心(中山大学附属肿瘤医院、中山大学肿瘤研究所)
摘要 :
权利要求 :
1.一种CRISPR‑Cas9介导的外显子定点突变方法,其特征在于,所述外显子定点突变技术为在基因内含子上插入荧光蛋白表达框,并运用细胞同源重组修复机制,在同源臂上引入需要修改的突变碱基;
包括如下步骤:
步骤一、构建含有靶标KRAS序列的Cas9的质粒plenti‑sgKRAS;
步骤二、构建Kras同源臂Leftarm和Rightarm;
步骤三、构建含有Kras同源臂的质粒pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G:将含有荧光蛋白表达框的pDonor‑dsRED用内切酶EcorV进行酶切,并将酶切获得的pDonor‑dsRED/EcorV与Leftarm和Rightarm进行体外同源重组、转化获得质粒pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G;
步骤四、构建含有荧光蛋白表达框的供体DNA:将pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G用EcorV酶切进行线性化,并进行纯化,然后经高温变性成单链DNA,从而获得含有荧光蛋白表达框的供体DNA;
步骤五、HCT116细胞系中Kras G13D杂合子突变修正:将含有荧光蛋白表达框的供体DNA与质粒pLenti‑sgKRAS转染进入HCT116细胞系,获得基因修改的Kras G13纯合子HCT116细胞;
其中,所述质粒pDonor‑dsRED的序列如SEQ ID NO:12所示;
质粒plenti‑sgKRAS的构建方法为:步骤(1)、将单链DNA退火形成双链DNA分别对如SEQ ID NO:2和SEQ ID NO:3所示的DNA序列进行溶解,接着,混合并放入PCR仪中进行退火,获得Kras‑Frag;
步骤(2)、用BsmBI酶切plentiCRISPR‑V2质粒;
步骤(3)、将Kras‑Frag和步骤(2)的酶切产物用T4 DNA连接酶试剂盒进行连接反应,获得plenti‑sgKRAS质粒。
2.如权利要求1所述的CRISPR‑Cas9介导的外显子定点突变方法,其特征在于,Kras同源臂Leftarm和Rightarm的构建方法为:以HEK293T基因组为模板,分别用SEQ ID NO:6和SEQ ID NO:7所示的引物序列以及用如SEQ ID NO:8和SEQ ID NO:9所示的引物序列扩增上下游同源臂片段;接着,将扩增出来的产物经试剂盒回纯化后,获得Kras同源臂Leftarm和Rightarm。
3.一种如权利要求1或2所述的CRISPR‑Cas9介导的外显子定点突变方法在细胞系外显子突变上的应用。
4.一种如权利要求1或2所述的CRISPR‑Cas9介导的外显子定点突变方法在非治疗目的的肿瘤药物筛选、免疫细胞、干细胞研究上的应用。
5.一种含有Kras同源臂的质粒pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G,其特征在于,所述质粒pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G是先将含有荧光蛋白表达框的pDonor‑dsRED用内切酶EcorV进行酶切,再通过将酶切获得的pDonor‑dsRED/EcorV与Leftarm和Rightarm进行体外同源重组、转化获得,其中,pDonor‑dsRED的序列如SEQ ID NO:12所示;Leftarm和Rightarm是以HEK293T基因组为模板,分别用SEQ ID NO:6和SEQ ID NO:7所示的引物序列以及用如SEQ ID NO:8和SEQ ID NO:9所示的引物序列扩增上下游同源臂片段;再将扩增出来的产物经试剂盒回纯化后获得。
6.一种含有荧光蛋白表达框的供体DNA,其特征在于,所述含有荧光蛋白表达框的供体DNA是将权利要求5所述的pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G用EcorV酶切进行线性化,然后将线性化的pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G纯化,并经高温变性获得。
7.一种如权利要求6所述的含有荧光蛋白表达框的供体DNA在HCT116细胞系中Kras G13D杂合子突变修正中的应用。
说明书 :
一种CRISPR‑Cas9介导的外显子定点突变技术在细胞系中
应用
技术领域
背景技术
列上游3‑4碱基之间的DNA进行剪切,产生双链DNA损伤(double‑strand break,DSB)。断裂
的DNA可以通过非同源末端连接(non‑homologous end joining)或者同源重组
(homologous recombination)被修复。同源重组可以修复受损的DSB是我们对基因组进行
操作的基础。
失或者插入,则可将其引入基因组DNA。这是作为同源重组技术进行基因组突变的基础。遗
憾的是,这项技术成功率十分低下(0.01%~1%),使得它的应用受到极大的限制。
修饰。但是其技术缺陷十分明显,其一,碱基编辑的范围不确定,除了能够编辑靶标DNA之
外,还有可能编辑周围的DNA;其二,Cas9通过gRNA识别基因组DNA,需要依赖基因组NGG PAM
序列,第三,它的脱靶效应十分严重。
发明内容
制,在同源臂上引入需要修改的突变碱基。本发明的第二个目的是提供一种CRISPR‑Cas9介
导的外显子定点突变技术的应用。本发明的第三个目的是提供一种CRISPR‑Cas9介导的外
显子定点突变技术在肿瘤药物筛选、免疫细胞、干细胞等研究上的应用。本发明的第四个目
的是提供一种质粒pDonor‑dsRED,用于构建单碱基编辑的供体模板DNA。本发明的第五个目
的提供一种含有Kras同源臂的质粒pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G,用于构建单碱基编辑的供体
模板DNA。本发明的第六个目的是提供一种含有荧光蛋白表达框的供体DNA,用于制备Kras
G13纯合子HCT116细胞。本发明的第七个目的是提供一种含有荧光蛋白表达框的供体DNA在
HCT116细胞系中Kras G13D杂合子突变修正中的应用。
源重组修复机制,在同源臂上引入需要修改的突变碱基。
进行体外同源重组、转化获得含有Kras同源臂的质粒pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G,该质粒
pDonor‑dsRED‑Kras‑D13G含有荧光蛋白表达框;
达框的供体DNA;
Kras G13纯合子HCT116细胞,从而实现在HCT116细胞中外显子高效定点突变、插入、缺失
等。
NO:9所示的引物序列扩增上下游同源臂片段;接着,将扩增出来的产物经试剂盒回纯化后,
获得Kras同源臂Leftarm和Rightarm。
pDonor‑dsRED/EcorV、Leftarm和Rightarm进行体外同源重组、转化获得pDonor‑dsRED‑
Kras‑D13G。
Leftarm和Rightarm进行体外同源重组、转化获得。
蛋白来判断是否为阳性克隆,相比于以往的同源重组,其操作简单;
胞生物学、免疫学等研究领域有广泛的应用潜力。
附图说明
生变化。C.野生型HCT116基因型测序峰谱与基因突变修复后HCT116基因型对比。
具体实施方式
司完成;
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GCTGTGTGCACGAACCCCCCGTTCAGCCCGACCGCTGCGCCTTATCCGGTAACTATCGTCTTGAGTCCAACCCGGT
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GGCACCTATCTCAGCGATCTGTCTATTTCGTTCATCCATAGTTGCCTGACTCCCCGTCGTGTAGATAACTACGATA
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CAATAAACCAGCCAGCCGGAAGGGCCGAGCGCAGAAGTGGTCCTGCAACTTTATCCGCCTCCATCCAGTCTATTAA
TTGTTGCCGGGAAGCTAGAGTAAGTAGTTCGCCAGTTAATAGTTTGCGCAACGTTGTTGCCATTGCTACAGGCATC
GTGGTGTCACGCTCGTCGTTTGGTATGGCTTCATTCAGCTCCGGTTCCCAACGATCAAGGCGAGTTACATGATCCC
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ACTCATGGTTATGGCAGCACTGCATAATTCTCTTACTGTCATGCCATCCGTAAGATGCTTTTCTGTGACTGGTGAG
TACTCAACCAAGTCATTCTGAGAATAGTGTATGCGGCGACCGAGTTGCTCTTGCCCGGCGTCAATACGGGATAATA
CCGCGCCACATAGCAGAACTTTAAAAGTGCTCATCATTGGAAAACGTTCTTCGGGGCGAAAACTCTCAAGGATCTT
ACCGCTGTTGAGATCCAGTTCGATGTAACCCACTCGTGCACCCAACTGATCTTCAGCATCTTTTACTTTCACCAGC
GTTTCTGGGTGAGCAAAAACAGGAAGGCAAAATGCCGCAAAAAAGGGAATAAGGGCGACACGGAAATGTTGAATAC
TCATACTCTTCCTTTTTCAATATTATTGAAGCATTTATCAGGGTTATTGTCTCATGAGCGGATACATATTTGAATG
TATTTAGAAAAATAAACAAATAGGGGTTCCGCGCACATTTCCCCGAAAAGTGCCACCTGACGTC(SEQ ID NO:
12)
TGGACCCTGACATACTCCCA(SEQ ID NO:1),依照候选序列合成如下DNA序列(即Cas9sgRNA序
列):
混合,并放入PCR仪中进行退火。PCR程序为:95℃5min,随后每分钟降低2℃,直至4℃为止。
标记为Kras‑Frag。
酶切缓冲液 2μl
BsmBI内切酶 0.5μl
无核酸酶水 16.5μl
总体积 20μl
连接缓冲液 1μl
T4DNA连接酶 1μl
无核酸酶水 6μl
总体积 10μl
消化,接种到6孔板中,继续培养24小时。
后,用TIANGEN基因组DNA提取试剂盒提取基因组DNA,进行PCR。引物序列为:
Leftarm‑F(Rightarm‑F)(10μM) 0.4μl 0.2μM
Leftarm‑R(Rightarm‑R)(10μM) 0.4μl 0.2μM
2X primerstar Mix 10μl 1x
无核酸酶水 可变 ‑
HEK293T基因组DNA 1μg ‑
总体积 20μl ‑
Rightarm 3μl
pDonor‑dsRED/EcorV 4μl
2X Infusion酶 10μl
总体积 20μl
胞,并进行培养。为了提高阳性率,将细胞培养至一定数量再重复贝克曼流式分选步骤。
gTest‑Red‑R 0.5μl
2*primerstar Mix 10μl
无核酸酶水 8μl
总体积 20μl
下,24个克隆中只有1个是阳性克隆;而一旦经过高温变性操作,有11个克隆为阳性克隆。因
此,供体DNA的变性能大幅降低该外显子定点突变技术的假阳性。
元件。由此,成功突变的细胞系能表达红色荧光蛋白,在贝克曼流式细胞仪下即可分选富集
(如图4所示)。
术内容,而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依
据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本
发明的技术方案的范围内。