細胞生物學(xué)CRISPR-CAS9-課件

DevelopmentandApplicationsofCRISPR-Cas9forGenomeEngineering細胞生物學(xué)DevelopmentandApplicationso1基因編輯三大技術(shù)3CRISPR-Cas9基因組編輯上的新生力量，論文數(shù)量在5年間增長了5倍。1鋅指核酸酶（ZFN）第一個使用定制DNA核酸內(nèi)切酶的基因組編輯策略轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（TALEN）“ZFN提供了基因組編輯技術(shù)的理論基礎(chǔ)，但TALEN做了ZFN的大部分工作，且更便宜、更快、更好。”2基因編輯三大技術(shù)3CRISPR-Cas9基因組編輯上的新生2?CRISPR：成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列?CRISPR/Cas系統(tǒng)由CRISPR序列元件與Cas基因家族組成?在CRISPR附近區(qū)域存在著一部分高度保守的CRISPR相關(guān)基因（Casgene），這些基因編碼的蛋白具有核酸酶活性的功能域，可以對DNA序列進行特異性的切割CRISPR/Cas系統(tǒng)元件和特征?CRISPR：成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列CRISPR/3?在1987年，日本人在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)有串聯(lián)間隔重復(fù)序列?2005年，鑒定出間隔區(qū)的外源基因，提出這是細菌對抗噬菌體的一種適應(yīng)性免疫應(yīng)答防御機制?2007年，DANISCO公司的一名科學(xué)家首次實驗發(fā)現(xiàn)CRISPR的免疫機制?2010年，Cas9用于切割targetDNA?2013年，首次在真核細胞內(nèi)證實Cas9的基因編輯功能?2014年，Cas9的晶體結(jié)構(gòu)圖CRISPR-Cas9：FromYogurttoGenomeEditing?在1987年，日本人在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)有串聯(lián)間隔重復(fù)序列CR4CRISPR-Cassystem?根據(jù)功能元件的不同，CRISPR/Cas系統(tǒng)可以分為I類系統(tǒng)、II類系統(tǒng)和III類系統(tǒng)。?I類和III類CRISPR/Cas系統(tǒng)進行干擾時只需要crRNA和Cas蛋白兩種元件的參與?II類CRISPR/Cas系統(tǒng)包括crRNA、tracrRNA和Cas蛋白三種元件?crRNA：CRISPRRNA?tracrRNA：trans-activatingCRISPARNA，反式激活crRNACRISPR-Cassystem?根據(jù)功能元件的不同，CR5BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem?ThecasgeneoperonwithtracrRNAandtheCRISPRarray.BiologyofthetypeII-ACRISP6BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem?tracrRNA、Cas9、RNaseIII加工pre-crRNA，形成成熟的crRNA?crRNA、tracrRNA、Cas9形成復(fù)合體BiologyofthetypeII-ACRISP7BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem?PAM：ProtospacerAdjacentMotif，CRISPR-Cas剪切位點?RuvC：Cas9中的活性剪切位點，剪切非互補鏈?HNH：Cas9中的活性剪切位點，剪切與crRNA互補的DNA鏈BiologyofthetypeII-ACRISP8CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.?sg-RNA：singleguideRNACRISPR-Cas9asaGenomeEngine9CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngine10CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin11CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin12CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin13ExamplesofcelltypesandorganismsthathavebeenengineeredusingCas9.Examplesofcelltypesandor14FutureapplicationsinbiomedicineandbiotechnologyFutureapplicationsinbiomedi15加拿大蓋爾德納獎?諾獎風(fēng)向標：在過去收到這個獎項的320位科學(xué)家中，有83位緊接著獲得諾獎?今年獲得該獎項的5位科學(xué)家全都來自一個領(lǐng)域：CRISPR-Cas9基因組定點編輯技術(shù)。加拿大蓋爾德納獎?諾獎風(fēng)向標：在過去收到這個獎項的320位科16加拿大蓋爾德納獎?獲獎理由：開發(fā)CRISPR-CAS用于真核細胞的基因編輯JenniferDoudna、張鋒、EmmanuelleCharpentier加拿大蓋爾德納獎?獲獎理由：開發(fā)CRISPR-CAS用于真核17加拿大蓋爾德納獎?獲獎理由：建立并描述了CRISPR-Cas細菌免疫防御系統(tǒng)PhilippeHorvath（左）、RodolpheBarrangou（右）加拿大蓋爾德納獎?獲獎理由：建立并描述了CRISPR-Cas18專利之爭?2012年在《科學(xué)》雜志上首次公開發(fā)表了CRISPR編輯技術(shù)?2015年在美國硅谷，科學(xué)家JenniferDoudna和EmmanuelleCharpentier身穿黑色禮服獲得了獎金為300萬美元的生命科學(xué)突破獎。專利之爭?2012年在《科學(xué)》雜志上首次公開發(fā)表了CRISP19專利之爭?2013年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文，成為CRISPR-Cas9真核細胞基因編輯領(lǐng)域發(fā)表最早、被引用數(shù)量最多的論文之一。?張鋒通過向?qū)＠肿C明自己的實驗記錄而第一個得到相關(guān)專利。專利之爭?2013年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文，成為CRIS20專利之爭?“面對這項技術(shù)，不會有人輕易退出。站在雙方背后的，除了各自的研究所和大學(xué)，更有著數(shù)十億的商業(yè)投資和運作。這場仍未有定式的專利糾紛注定會成為一場曠日持久的爭論，也許是一兩年，也許更久?！?“無論大家怎么討論他，張鋒仍然是這一代人中最為優(yōu)秀的那一批，也正是像這樣的人，帶領(lǐng)我們的時代不斷前進。”專利之爭?“面對這項技術(shù)，不會有人輕易退出。站在雙方背后的，21THANKS!THANKS!22DevelopmentandApplicationsofCRISPR-Cas9forGenomeEngineering細胞生物學(xué)DevelopmentandApplicationso23基因編輯三大技術(shù)3CRISPR-Cas9基因組編輯上的新生力量，論文數(shù)量在5年間增長了5倍。1鋅指核酸酶（ZFN）第一個使用定制DNA核酸內(nèi)切酶的基因組編輯策略轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（TALEN）“ZFN提供了基因組編輯技術(shù)的理論基礎(chǔ)，但TALEN做了ZFN的大部分工作，且更便宜、更快、更好?！?基因編輯三大技術(shù)3CRISPR-Cas9基因組編輯上的新生24?CRISPR：成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列?CRISPR/Cas系統(tǒng)由CRISPR序列元件與Cas基因家族組成?在CRISPR附近區(qū)域存在著一部分高度保守的CRISPR相關(guān)基因（Casgene），這些基因編碼的蛋白具有核酸酶活性的功能域，可以對DNA序列進行特異性的切割CRISPR/Cas系統(tǒng)元件和特征?CRISPR：成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列CRISPR/25?在1987年，日本人在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)有串聯(lián)間隔重復(fù)序列?2005年，鑒定出間隔區(qū)的外源基因，提出這是細菌對抗噬菌體的一種適應(yīng)性免疫應(yīng)答防御機制?2007年，DANISCO公司的一名科學(xué)家首次實驗發(fā)現(xiàn)CRISPR的免疫機制?2010年，Cas9用于切割targetDNA?2013年，首次在真核細胞內(nèi)證實Cas9的基因編輯功能?2014年，Cas9的晶體結(jié)構(gòu)圖CRISPR-Cas9：FromYogurttoGenomeEditing?在1987年，日本人在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)有串聯(lián)間隔重復(fù)序列CR26CRISPR-Cassystem?根據(jù)功能元件的不同，CRISPR/Cas系統(tǒng)可以分為I類系統(tǒng)、II類系統(tǒng)和III類系統(tǒng)。?I類和III類CRISPR/Cas系統(tǒng)進行干擾時只需要crRNA和Cas蛋白兩種元件的參與?II類CRISPR/Cas系統(tǒng)包括crRNA、tracrRNA和Cas蛋白三種元件?crRNA：CRISPRRNA?tracrRNA：trans-activatingCRISPARNA，反式激活crRNACRISPR-Cassystem?根據(jù)功能元件的不同，CR27BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem?ThecasgeneoperonwithtracrRNAandtheCRISPRarray.BiologyofthetypeII-ACRISP28BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem?tracrRNA、Cas9、RNaseIII加工pre-crRNA，形成成熟的crRNA?crRNA、tracrRNA、Cas9形成復(fù)合體BiologyofthetypeII-ACRISP29BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem?PAM：ProtospacerAdjacentMotif，CRISPR-Cas剪切位點?RuvC：Cas9中的活性剪切位點，剪切非互補鏈?HNH：Cas9中的活性剪切位點，剪切與crRNA互補的DNA鏈BiologyofthetypeII-ACRISP30CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.?sg-RNA：singleguideRNACRISPR-Cas9asaGenomeEngine31CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngine32CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin33CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin34CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin35ExamplesofcelltypesandorganismsthathavebeenengineeredusingCas9.Examplesofcelltypesandor36FutureapplicationsinbiomedicineandbiotechnologyFutureapplicationsinbiomedi37加拿大蓋爾德納獎?諾獎風(fēng)向標：在過去收到這個獎項的320位科學(xué)家中，有83位緊接著獲得諾獎?今年獲得該獎項的5位科學(xué)家全都來自一個領(lǐng)域：CRISPR-Cas9基因組定點編輯技術(shù)。加拿大蓋爾德納獎?諾獎風(fēng)向標：在過去收到這個獎項的320位科38加拿大蓋爾德納獎?獲獎理由：開發(fā)CRISPR-CAS用于真核細胞的基因編輯JenniferDoudna、張鋒、EmmanuelleCharpentier加拿大蓋爾德納獎?獲獎理由：開發(fā)CRISPR-CAS用于真核39加拿大蓋爾德納獎?獲獎