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  • 基于果蝇单条X染色体遗传效应的CRISPR-Cas9脱靶有害突变评估

    基因组编辑技术CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)-Cas9(CRISPR-associated nuclease protein 9)的出现为生命科学研究带来了革命性的变化,它能够像一把“分子剪刀”一样,在RNA的引导下精准切割特定的DNA序列,从而实现对基因组的定点修改。然而,这把“剪刀”是否足够精确,会不会在非目标位置(即“脱靶”位点)造成意外的切割,一直是科学家们担忧的问题。尤其是在临床基因治疗等应用场景中,脱靶效应可能导致细胞功能异常甚至癌变,因此对CRISPR-Cas9脱靶活性的准确评估至

    来源:Functional & Integrative Genomics

    时间:2025-12-11

  • 综述:基因组编辑及其对作物改良的影响:当前方法与未来展望

    基因组编辑技术的演进基因组编辑技术经历了从归位核酸内切酶(MegNs)、锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)到CRISPR-Cas系统的迭代发展。MegNs作为早期工具,依赖蛋白质与DNA的直接结合,识别长达18-30碱基对的序列,但设计复杂且灵活性低;ZFNs通过锌指结构域识别三联体密码,但存在上下文依赖性导致的脱靶效应;TALENs利用重复可变双残基(RVDs)实现单核苷酸精度识别,显著提升靶向特异性;而CRISPR-Cas系统以其RNA引导的简易性、低成本和高效率成为主流工具,尤其CRISPR-Cas9通过单链引导RNA(sgRNA)和原型间隔序列邻近基序(

    来源:Discover Plants

    时间:2025-12-11

  • 基因组编辑技术对葡萄酒产业链的法律挑战:从葡萄园到酒杯的欧盟规制路径分析

    随着气候变化对传统葡萄酒产区的冲击日益加剧,不规则降水分布和提前的转色期导致葡萄藤面临更大的非生物胁迫和病害压力。与此同时,日益严重的农药抗性、严格的法规限制以及"有意识"消费者的需求,都制约着传统的适应策略,迫切需要新的工具来应对这些现代挑战。在这一背景下,新基因组技术(New Genomic Techniques, NGTs)为葡萄酒产业的可持续发展提供了新的可能性。NGTs是一类能够精确修饰生物体基因组而不必引入外源DNA的遗传修饰技术,其中最著名的是CRISPR-Cas技术。通过与传统克隆选择相结合,NGTs有望通过敲除某些真菌病害易感基因、调节植物生长和修饰次生代谢物生产,来增强现有

    来源:European Journal of Risk Regulation

    时间:2025-12-11

  • PRDM1调控人类NK细胞终末分化与稳态的关键作用:多组学揭示其转录网络与肿瘤抑制机制

    自然杀伤细胞(NK细胞)作为先天免疫的核心成员,是抵御病毒感染和肿瘤的第一道防线。然而,NK细胞的发育分化和功能维持如何被精确调控,仍是免疫学领域的重大挑战。尤其在肿瘤微环境中,NK细胞常出现功能衰竭或分化障碍,导致免疫监视失效。已有研究表明,转录因子PRDM1在B细胞和T细胞的终末分化中扮演关键角色,但其在人类NK细胞中的具体功能及机制仍属未知。更值得注意的是,PRDM1的缺失与NK细胞淋巴瘤的发生密切相关,提示其可能是一个重要的肿瘤抑制因子。那么,PRDM1是否通过调控NK细胞的分化命运来维持免疫稳态?其失调又如何驱动淋巴瘤发展?这些问题的解答对理解NK细胞生物学和开发免疫治疗新策略具有重

    来源:Leukemia

    时间:2025-12-10

  • 化学修饰CRISPR-Cas9实现单个G-四链体与i-基序靶向,揭示配体依赖性转录调控新机制

    在人类基因组中,除了经典的双螺旋结构,还存在多种非典型DNA二级结构,其中G-四链体(G-quadruplex, G4)和i-基序(i-motif, iM)因其在基因调控中的潜在作用而备受关注。G4是由鸟嘌呤富集序列通过Hoogsteen氢键形成的四链结构,而iM则是由胞嘧啶富集序列形成的互补结构。大量研究表明,这些结构尤其富集于基因启动子区,特别是与癌症发生发展密切相关的原癌基因(如c-MYC、KRAS等)启动子区,提示它们可能在转录调控中扮演重要角色。然而,尽管科研人员合成了众多能够与G4或iM结合的小分子配体,但这些配体通常缺乏区分不同基因组位点上相似结构的能力,即缺乏“ inter-G

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-10

  • 单MYB转录因子GmMYB331调控大豆中的种子油脂积累以及种子的大小和重量

    ### 大豆GmMYB331基因调控种子油积累与大小/重量的新型分子机制#### 1. 研究背景与意义 大豆作为全球重要的食用油和饲料来源,其种子油积累与果实大小/重量的调控机制是作物育种的核心科学问题。尽管已有研究揭示了WRI1、ABI3等关键转录因子在油积累中的作用(Zhang et al., 2019;Li et al., 2022),但关于单一MYB型转录因子如何同时调控油代谢与种子发育的分子网络仍不明确。本研究通过多组学技术结合遗传转化,首次系统解析了GmMYB331基因在油积累与种子形态调控中的双重功能及其作用机制。#### 2. 关键研究方法与创新点 0.85,FDR<0.0

    来源:Journal of Integrative Plant Biology

    时间:2025-12-10

  • EHD4和ASAP2是claudin-5介导的内皮屏障的重要负调控因子

    中枢神经系统屏障(如血脑屏障和内血视网膜屏障)的稳定性对于维护神经和视网膜组织的正常功能至关重要。近年来,研究发现Claudin-5(CLDN-5)作为紧密连接(TJ)的关键蛋白,其表达水平的异常与多种神经系统疾病(如癫痫、抑郁症)和视网膜疾病(如新生血管性青光眼)密切相关。然而,传统治疗手段难以特异性调控CLDN-5的表达,这促使研究者探索新的基因调控策略。### 关键发现:EHD4和ASAP2作为CLDN-5的新型负调控因子通过CRISPR/Cas9基因编辑技术和基于表型的筛选策略,研究者发现两个 previously unknown 的基因——**EHD4**和**ASAP2**,其抑制

    来源:The FEBS Journal

    时间:2025-12-10

  • 综述:人工智能在植物生物技术领域的推动:提升植物组织培养和基因组编辑技术的水平

    人工智能在植物组织培养与基因组编辑中的应用综述植物生物技术正经历革命性变革,人工智能技术通过数据驱动的决策优化显著提升了传统方法效率。本文系统梳理了机器学习与人工神经网络在植物组织培养全流程优化及CRISPR/Cas9基因编辑技术中的创新应用,揭示AI技术如何突破生物学复杂系统建模的瓶颈。一、植物组织培养智能化优化1. 监督学习方法体系基于特征工程的传统机器学习算法构建了多维度优化模型:线性回归被成功应用于植物生长速率预测,通过分析温度、光照、培养基成分等参数建立线性关系模型;支持向量机(SVM)在组织培养污染控制中展现独特优势,通过核函数映射实现高维特征空间的有效分类;随机森林(RF)在作物

    来源:Frontiers in Plant Science

    时间:2025-12-10

  • 综述:探索基因组编辑技术在先天性肾上腺增生治疗中的潜力

    先天性肾上腺皮质功能亢进症(CAH)是一种由21-羟化酶基因(CYP21A2)突变引发的常染色体隐性遗传病,占CAH病例的95%-99%。该疾病导致肾上腺皮质激素合成障碍,引发盐丢失、雄激素过剩及肾上腺危象等严重并发症,尽管糖皮质激素替代疗法已被广泛应用,但现有治疗手段仍存在诸多局限性。本文系统梳理了CAH的分子机制、当前治疗瓶颈以及基于CRISPR/Cas基因编辑技术的创新疗法进展,并探讨了未来治疗方向。### 1. CAH的病理生理学特征CAH的核心缺陷是21-羟化酶活性不足,导致皮质醇和醛固酮合成障碍。过剩的17α-羟孕酮通过两种异常途径代谢: canonical雄激素途径(生成睾酮和二

    来源:Frontiers in Endocrinology

    时间:2025-12-10

  • 在Spodoptera frugiperda中,扩增的UDP-糖基转移酶基因簇参与了杀虫剂的解毒过程

    该研究聚焦于昆虫解毒关键酶UDP-葡萄糖基转移酶(UGTs)的功能解析,特别是针对烟粉虱(Spodoptera frugiperda)中两个大规模扩张的UGT基因家族(UGT33和UGT40)在杀虫剂代谢中的潜在作用。研究团队通过构建三个CRISPR-Cas9基因敲除菌株(缺失10个UGT33基因、4个UGT33基因和15个UGT40基因),结合系统药理学测试和转基因果蝇功能验证,揭示了UGT40基因簇在抗性形成中的关键地位。**核心发现与机制解析** 1. **基因簇功能特异性** 研究显示UGT33基因簇对植物次生代谢物的解毒起主要作用,而UGT40簇则专精于抗拟除虫菊酯类杀虫剂

    来源:Insect Biochemistry and Molecular Biology

    时间:2025-12-10

  • 利用CRISPR/Cas9技术在牛成纤维细胞和MDBK细胞系中生成GATA3基因敲除模型,以评估靶向sgRNAs的效率

    摘要GATA3在胚胎发育的桑椹胚阶段表达于外层细胞中,被认为是调控牛早期细胞谱系发育的关键因子。本研究开发了一种优化的体细胞验证工具,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术成功制备了GATA3敲除(KO)的牛胎儿成纤维细胞(BFFs)和MDBK细胞,为后续的体内研究提供了基础。这些细胞将用于深入探讨GATA3在细胞谱系分化及牛胚胎发育中的作用。具体方法包括设计针对GATA3基因不同区域的单导向RNA(sgRNAs),将其克隆到px459质粒中,将CRISPR克隆导入牛成纤维细胞和MDBK细胞系,筛选目标基因是否被成功切割并发生敲除,并通过MiSeq分析验证GATA3基因是否被有效破坏。共设计了

    来源:Functional & Integrative Genomics

    时间:2025-12-10

  • 综述:利用CRISPR-Cas9技术改造农业和园艺作物的性状,以提升其非生物耐受性、生物适应性以及符合消费者需求的品质

    摘要CRISPR-Cas9基因编辑技术通过实现对遗传物质的精确修改,使植物科学焕然一新,从而培育出具有特定性状的作物。在农业和园艺系统中,CRISPR-Cas9具有巨大的潜力,能够应对包括非生物和生物胁迫在内的各种关键挑战,并使作物特性符合消费者需求。非生物胁迫(如干旱、盐碱化和极端温度)以及生物因素(如害虫和病原体)会显著影响作物产量和质量。通过靶向基因编辑,CRISPR-Cas9有助于培育出能够在恶劣环境条件下茁壮成长的抗逆作物品种。值得注意的是,CRISPR-Cas9在提升消费者青睐的性状方面也发挥了重要作用,例如改善营养成分和延长保质期。这项技术能够精确插入、删除或修改特定基因,从而克

    来源:In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant

    时间:2025-12-10

  • 综述:Hippo/YAP信号通路在白内障发病机制中的作用:机制解析与新兴治疗策略

    白内障的分子机制与靶向治疗新进展解读白内障作为全球致盲性疾病的首要诱因,其发病机制近年来在分子层面取得重要突破。本文系统梳理了Hippo/YAP信号通路在眼组织发育与疾病进展中的双重作用,并重点探讨了基于该通路的创新治疗策略。一、白内障的病理学特征与分子机制白内障的本质是晶状体透明性丧失,其病理过程涉及晶状体上皮细胞(LEC)的异常增殖、分化紊乱及细胞结构破坏。临床数据显示,40岁以上人群患病率达50%,且与年龄增长呈显著正相关。从分子机制分析,晶状体蛋白的异常聚集(尤其是分子量>1000Å的聚集体)是导致光散射的核心因素。这些蛋白异常源于LEC的代谢失衡和细胞骨架重构,其中Hippo/YAP

    来源:Human Gene

    时间:2025-12-10

  • 通过CD-MOF/PDMS协同工程实现的一种可持续的超疏水纸张,能够高效实现油水分离

    开花调控是植物发育过程中的核心环节,直接影响作物产量和适应性。本文系统解析了开花时间的分子调控网络及其环境适应机制,重点比较了模式植物拟南芥与水稻、大豆等作物的异同,并探讨了气候变化背景下作物改良策略。### 一、分子调控网络的核心架构植物开花受多维度信号网络协同调控,形成"光周期-激素-表观遗传"三位一体的调控体系。核心模块包括:1. **CO-FT光周期模块**:由光敏色素介导的昼夜节律调控系统,其中 CONSTANS (CO) 基因通过激活 FT 花色素,将光信号转化为 floral meristem 活性。该模块在短日照植物(水稻)和长日照植物(小麦)中表现出显著差异,水稻特有的 Os

    来源:Industrial Crops and Products

    时间:2025-12-10

  • IGVF知识图谱:从基因组变异到功能解读的一站式平台

    随着人类基因组计划的完成,科学家们发现了数百万计的存在于个体之间的基因组变异。然而,这些变异中绝大多数位于不编码蛋白质的区域,它们如何影响基因调控、进而导致疾病风险增加,至今仍是一个巨大的黑箱。传统的基因组数据库,如gnomAD、GWAS Catalog和GTEx,主要提供变异频率和表型关联的观测数据,却难以揭示其背后的因果机制。这就好比我们拥有了一张标注了无数地点的地图,却不知道这些地点之间是如何连接的,以及一条道路的改动会如何影响整个交通网络。为了填补这一关键空白,美国国家人类基因组研究所(NHGRI)于2021年启动了“基因组变异功能影响”(IGVF)联盟。该联盟旨在系统性地揭示基因组变

    来源:Nucleic Acids Research

    时间:2025-12-09

  • 基于细胞突起来源细胞外囊泡的高效蛋白递送系统及其在细胞迁移和基因组编辑中的应用

    在生命科学领域,细胞外囊泡(Extracellular Vesicles, EVs)作为细胞间通讯的重要媒介备受关注。这些由细胞分泌的脂质膜结构能够携带蛋白质、RNA等生物活性分子,在受体细胞中发挥功能。然而,EVs根据其生物发生途径主要分为两类:内体来源的EVs(外泌体)和细胞膜突起来源的EVs(ectosomes)。尽管内体来源的EVs已被广泛研究并工程化用于治疗性蛋白递送,但其递送效率仍不理想。相比之下,细胞膜突起来源的EVs在蛋白递送方面的潜力却鲜为人知。血清中含有丰富的EVs,即使在没有生长因子信号的情况下也能诱导细胞迁移,这表明血清中可能存在未知的刺激因子。研究表明,Rho家族小G

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-09

  • III类SnRK2激酶在玉米籽粒发育过程中协调淀粉和贮藏蛋白的合成

    玉米 kernel 中淀粉与蛋白质协同积累的关键调控机制研究取得突破性进展,该成果系统揭示了 subclass III SnRK2 信号网络在调控玉米籽粒形成中的核心作用,为作物高产优质育种提供了全新理论依据和技术路径。研究团队通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术构建了包含四个 subclass III SnRK2 基因的全敲除突变体,发现其 kernel 发育存在严重缺陷,表现为籽粒体积显著缩小(较野生型减少22%)、淀粉含量不足(降低幅度达40%)、储存蛋白总量减少超过60%,且胚胎发育受阻导致 vivipary(种子未成熟萌发)现象。值得注意的是,当 ZmSnRK2.10 基因与其

    来源:Plant Biotechnology Journal

    时间:2025-12-09

  • 在 sgP19/kRAS 驱动的自发转移性肝癌模型中,解耦转移过程与上皮-间充质转化机制

    本研究通过构建混合型肝内胆管癌(iCCA)小鼠模型,揭示了上皮-间质转化(EMT)在iCCA转移中的非必需性作用。该模型采用CRISPR/Cas9技术敲除p19基因并过表达激活型kRAS(G12D),成功诱导出同时具有典型胆管癌和肉瘤样特征的混合型肿瘤,并在淋巴结、肺和肾脏中观察到转移。以下为研究核心发现及解读:**1. 模型构建与转移特征**研究团队在C57BL/6和FVB/N小鼠中分别构建sgP19/kRAS混合模型。FVB/N小鼠呈现更快的肿瘤进展(3周内出现囊性病变,6-8周高肿瘤负荷),而C57BL/6小鼠进展稍缓。通过组织溯源技术证实,转移至淋巴结、肺和肾脏的肿瘤细胞均来源于原发肝

    来源:Advanced Science

    时间:2025-12-09

  • 蒺藜苜蓿共生体膜定位的阳离子氨基酸转运蛋白MtCAT1b/MtCAT1c调控共生固氮的新机制

    豆科植物,如我们熟悉的大豆、苜蓿等,拥有一项令人惊叹的“超能力”——它们能够与土壤中的根瘤菌建立互利共生的关系,形成特殊的根瘤器官。在根瘤中,植物为根瘤菌提供住所和碳源,而根瘤菌则将空气中游离的氮气转化为植物可以直接利用的氨,这个过程被称为共生固氮(Symbiotic Nitrogen Fixation, SNF)。这不仅是自然界最重要的氮肥来源,也对可持续农业的发展至关重要。根瘤内部的核心是成千上万的“共生体”(symbiosome),每个共生体就像一个微型的共生工厂,由一个分化的根瘤菌(称为类菌体,bacteroid)、共生体空间(SS)和包裹在外层的共生体膜(SM)组成。共生体膜是植物来

    来源:Plant Communications

    时间:2025-12-09

  • FAME-CRISPR:通过HDAC抑制和工程化病毒样颗粒递送提升CRISPR-Cas9基因组编辑效率

    基因组编辑技术CRISPR-Cas9的出现为生物医学研究带来了革命性变革,但在实际应用中仍面临诸多挑战。特别是在原代细胞等难以转染的细胞类型中,编辑效率往往不尽如人意,研究人员不得不依赖耗时耗力的单细胞克隆步骤来获得纯合的编辑群体。对于具有有限复制寿命的原代细胞而言,这一限制尤为突出,严重制约了基因编辑技术在疾病模型构建和基因治疗中的应用。更为棘手的是,即使采用当前最先进的递送系统,如工程化病毒样颗粒(eVLPs),虽然能够降低细胞应激并减少脱靶效应,但其编辑效率仍低于组成型表达系统。碱基编辑技术虽能实现精确的单核苷酸改变,避免双链断裂(DSBs),但中等编辑效率往往要求延长工作流程,仍需单细

    来源:Cell Reports Methods

    时间:2025-12-09


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