细胞生物学CRISPR-CAS9-课件

DevelopmentandApplicationsofCRISPR-Cas9forGenomeEngineering细胞生物学DevelopmentandApplicationso1基因编辑三大技术3CRISPR-Cas9基因组编辑上的新生力量，论文数量在5年间增长了5倍。1锌指核酸酶（ZFN）第一个使用定制DNA核酸内切酶的基因组编辑策略转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）“ZFN提供了基因组编辑技术的理论基础，但TALEN做了ZFN的大部分工作，且更便宜、更快、更好。”2基因编辑三大技术3CRISPR-Cas9基因组编辑上的新生2►CRISPR：成簇的规律间隔的短回文重复序列►CRISPR/Cas系统由CRISPR序列元件与Cas基因家族组成►在CRISPR附近区域存在着一部分高度保守的CRISPR相关基因（Casgene），这些基因编码的蛋白具有核酸酶活性的功能域，可以对DNA序列进行特异性的切割CRISPR/Cas系统元件和特征►CRISPR：成簇的规律间隔的短回文重复序列CRISPR/3►在1987年，日本人在大肠杆菌中发现有串联间隔重复序列►2005年，鉴定出间隔区的外源基因，提出这是细菌对抗噬菌体的一种适应性免疫应答防御机制►2007年，DANISCO公司的一名科学家首次实验发现CRISPR的免疫机制►2010年，Cas9用于切割targetDNA►2013年，首次在真核细胞内证实Cas9的基因编辑功能►2014年，Cas9的晶体结构图CRISPR-Cas9：FromYogurttoGenomeEditing►在1987年，日本人在大肠杆菌中发现有串联间隔重复序列CR4CRISPR-Cassystem►根据功能元件的不同，CRISPR/Cas系统可以分为I类系统、II类系统和III类系统。►I类和III类CRISPR/Cas系统进行干扰时只需要crRNA和Cas蛋白两种元件的参与►II类CRISPR/Cas系统包括crRNA、tracrRNA和Cas蛋白三种元件►crRNA：CRISPRRNA►tracrRNA：trans-activatingCRISPARNA，反式激活crRNACRISPR-Cassystem►根据功能元件的不同，CR5BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem►ThecasgeneoperonwithtracrRNAandtheCRISPRarray.BiologyofthetypeII-ACRISP6BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem►tracrRNA、Cas9、RNaseIII加工pre-crRNA，形成成熟的crRNA►crRNA、tracrRNA、Cas9形成复合体BiologyofthetypeII-ACRISP7BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem►PAM：ProtospacerAdjacentMotif，CRISPR-Cas剪切位点►RuvC：Cas9中的活性剪切位点，剪切非互补链►HNH：Cas9中的活性剪切位点，剪切与crRNA互补的DNA链BiologyofthetypeII-ACRISP8CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.►sg-RNA：singleguideRNACRISPR-Cas9asaGenomeEngine9CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngine10CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin11CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin12CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin13ExamplesofcelltypesandorganismsthathavebeenengineeredusingCas9.Examplesofcelltypesandor14FutureapplicationsinbiomedicineandbiotechnologyFutureapplicationsinbiomedi15加拿大盖尔德纳奖►诺奖风向标：在过去收到这个奖项的320位科学家中，有83位紧接着获得诺奖►今年获得该奖项的5位科学家全都来自一个领域：CRISPR-Cas9基因组定点编辑技术。加拿大盖尔德纳奖►诺奖风向标：在过去收到这个奖项的320位科16加拿大盖尔德纳奖►获奖理由：开发CRISPR-CAS用于真核细胞的基因编辑JenniferDoudna、张锋、EmmanuelleCharpentier加拿大盖尔德纳奖►获奖理由：开发CRISPR-CAS用于真核17加拿大盖尔德纳奖►获奖理由：建立并描述了CRISPR-Cas细菌免疫防御系统PhilippeHorvath（左）、RodolpheBarrangou（右）加拿大盖尔德纳奖►获奖理由：建立并描述了CRISPR-Cas18专利之争►2012年在《科学》杂志上首次公开发表了CRISPR编辑技术►2015年在美国硅谷，科学家JenniferDoudna和EmmanuelleCharpentier身穿黑色礼服获得了奖金为300万美元的生命科学突破奖。专利之争►2012年在《科学》杂志上首次公开发表了CRISP19专利之争►2013年发表在《科学》杂志上的论文，成为CRISPR-Cas9真核细胞基因编辑领域发表最早、被引用数量最多的论文之一。►张锋通过向专利局证明自己的实验记录而第一个得到相关专利。专利之争►2013年发表在《科学》杂志上的论文，成为CRIS20专利之争►“面对这项技术，不会有人轻易退出。站在双方背后的，除了各自的研究所和大学，更有着数十亿的商业投资和运作。这场仍未有定式的专利纠纷注定会成为一场旷日持久的争论，也许是一两年，也许更久。”►“无论大家怎么讨论他，张锋仍然是这一代人中最为优秀的那一批，也正是像这样的人，带领我们的时代不断前进。”专利之争►“面对这项技术，不会有人轻易退出。站在双方背后的，21THANKS!THANKS!22DevelopmentandApplicationsofCRISPR-Cas9forGenomeEngineering细胞生物学DevelopmentandApplicationso23基因编辑三大技术3CRISPR-Cas9基因组编辑上的新生力量，论文数量在5年间增长了5倍。1锌指核酸酶（ZFN）第一个使用定制DNA核酸内切酶的基因组编辑策略转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）“ZFN提供了基因组编辑技术的理论基础，但TALEN做了ZFN的大部分工作，且更便宜、更快、更好。”2基因编辑三大技术3CRISPR-Cas9基因组编辑上的新生24►CRISPR：成簇的规律间隔的短回文重复序列►CRISPR/Cas系统由CRISPR序列元件与Cas基因家族组成►在CRISPR附近区域存在着一部分高度保守的CRISPR相关基因（Casgene），这些基因编码的蛋白具有核酸酶活性的功能域，可以对DNA序列进行特异性的切割CRISPR/Cas系统元件和特征►CRISPR：成簇的规律间隔的短回文重复序列CRISPR/25►在1987年，日本人在大肠杆菌中发现有串联间隔重复序列►2005年，鉴定出间隔区的外源基因，提出这是细菌对抗噬菌体的一种适应性免疫应答防御机制►2007年，DANISCO公司的一名科学家首次实验发现CRISPR的免疫机制►2010年，Cas9用于切割targetDNA►2013年，首次在真核细胞内证实Cas9的基因编辑功能►2014年，Cas9的晶体结构图CRISPR-Cas9：FromYogurttoGenomeEditing►在1987年，日本人在大肠杆菌中发现有串联间隔重复序列CR26CRISPR-Cassystem►根据功能元件的不同，CRISPR/Cas系统可以分为I类系统、II类系统和III类系统。►I类和III类CRISPR/Cas系统进行干扰时只需要crRNA和Cas蛋白两种元件的参与►II类CRISPR/Cas系统包括crRNA、tracrRNA和Cas蛋白三种元件►crRNA：CRISPRRNA►tracrRNA：trans-activatingCRISPARNA，反式激活crRNACRISPR-Cassystem►根据功能元件的不同，CR27BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem►ThecasgeneoperonwithtracrRNAandtheCRISPRarray.BiologyofthetypeII-ACRISP28BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem►tracrRNA、Cas9、RNaseIII加工pre-crRNA，形成成熟的crRNA►crRNA、tracrRNA、Cas9形成复合体BiologyofthetypeII-ACRISP29BiologyofthetypeII-ACRISPR-Cassystem►PAM：ProtospacerAdjacentMotif，CRISPR-Cas剪切位点►RuvC：Cas9中的活性剪切位点，剪切非互补链►HNH：Cas9中的活性剪切位点，剪切与crRNA互补的DNA链BiologyofthetypeII-ACRISP30CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.►sg-RNA：singleguideRNACRISPR-Cas9asaGenomeEngine31CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngine32CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin33CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin34CRISPR-Cas9asaGenomeEngineeringTool.CRISPR-Cas9asaGenomeEngin35ExamplesofcelltypesandorganismsthathavebeenengineeredusingCas9.Examplesofcelltypesandor36FutureapplicationsinbiomedicineandbiotechnologyFutureapplicationsinbiomedi37加拿大盖尔德纳奖►诺奖风向标：在过去收到这个奖项的320位科学家中，有83位紧接着获得诺奖►今年获得该奖项的5位科学家全都来自一个领域：CRISPR-Cas9基因组定点编辑技术。加拿大盖尔德纳奖►诺奖风向标：在过去收到这个奖项的320位科38加拿大盖尔德纳奖►获奖理由：开发CRISPR-CAS用于真核细胞的基因编辑JenniferDoudna、张锋、EmmanuelleCharpentier加拿大盖尔德纳奖►获奖理由：开发CRISPR-CAS用于真核39加拿大盖尔德纳奖►获奖