利用10x Genomics进行大规模CRISPR基因功能筛选,So easy!

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2020年的诺贝尔化学奖颁给了两位女性科学家—加州大学伯克利分校教授詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)和德国马普感染生物学研究所教授埃马纽尔·夏彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)。奖励她们发现了CRISPR/Cas9基因剪刀为人类带来的科技进步。

通过CRISPR基因编辑技术的发现让我们真正有了对生物体进行彻底改造的能力,这个能力包括基因敲除(Knock out)、基因敲入(Knock in)、基因抑制和基因激活(Repression or Activation),通过它可以帮助我们敲除或者敲入一些基因或者抑制或者激活基因帮助我们实现基因组的改造。另外也可以通过这个技术进行多重编辑和功能基因组的筛选,将多个sgRNA质粒转入到细胞中,可同时对多个基因进行编辑;利用CRISPR-Cas9进行基因编辑可以产生大量的基因突变细胞,因此利用这些突变细胞可以确认表型的变化是否是由基因或者遗传因素导致的。

这么厉害的技术和近些年异常火爆的单细胞技术结合起来能够碰撞出什么火花呢?

当这两种技术灵魂大互换之后,诞生了一种新的技术:CROP-seq(CRISPR droplet sequencing,CRISPR液滴测序)

在此,引用一篇通俗易懂的文章,很赞!!!

 

 

 

—— 技术原理 ——

在gRNA上面设计添加capture sequence序列,这个序列能和10x Gel Beads上原有的capture seq序列互补。这样通过这种gRNA转化后的细胞直接通过10x平台对单细胞进行捕获,在小油滴的反应体系中Gel Beads上的oligo序列在捕获mRNA的同时也会捕获细胞中的gRNA序列,并且根据gRNA上的protospacer序列知道是哪一种gRNA转导进了细胞,这样就能在检测细胞转录组数据的同时检测这个细胞受到哪种gRNA的编辑以及编辑后基因表达的情况。

 

 

 

—— 实验流程 ——

1、根据target gene进行guide RNA的设计。这里在设计的时候就要在设计序列里添加能和Gel Beads上的capture seq序列互补的capture sequence序列。

2、组装慢病毒。将设计好的gRNA序列组装到慢病毒载体上用于后续细胞的转化。关于慢病毒组装的方法可参见(https://www.addgene.org/protocols/lentivirus-production/)。也可以直接从10x的partner sigma直接订购成品https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/biology/pooled-crispr-screening-with-10x-genomics-compatibility.html

3、转染和筛选细胞。将组装好的慢病毒对细胞进行转染,并对转染后的细胞通过流式或者抗生素的方法进行筛选。转染方法参见https://www.addgene.org/protocols/generating-stable-cell-lines/

4、对筛选后的细胞通过10x平台进行单细胞捕获建库

5、文库测序

6、数据分析

参考资料:

https://www.jianshu.com/p/8fb7aca25ce4

https://zhuanlan.zhihu.com/p/137760447

https://www.nature.com/articles/s41587-020-0470-y

 
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