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如何快速构建基因敲除细胞系?

|   如何快速构建属于自己的基因敲除细胞系?

这是很多做细胞基因功能研究的人关心的问题,需要多久?具体的流程? 怎么选择细胞?如果这些问题也困扰着你,那我们一起来看看如何快速构建一个基因敲除细胞系吧。


|   基础背景:Cas9技术(这个有视频,可以自己学习一下;如何设计gRNA,如何选择位点,视频里面都有,链接如下:http://www.cas9x.com/list-43.html,看完这些视频就是Cas9技术的行家啦)
下面开始介绍一下如果构建基因敲除细胞系:


|   一、如何选择细胞
选择细胞:A549(人肺癌细胞,做肺部细胞功能研究),Huh7、HepG2(人肝癌细胞,做肝脏研究),HEK293(做蛋白表达和基因功能研究),HCT116(人结肠癌细胞,上皮样细胞),K562(人白血病细胞,血液细胞),CAL27(人口腔鳞癌细胞,口腔研究),THP-1(人单核巨噬细胞),RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞).........[需要研究可以关注公众号咨询]
选好细胞非常重要:
1.  上面的细胞就是比较好做的啦,好的细胞增殖好,培养基简单(有些细胞加的因子,会让你怀疑经费够不够被细胞宝宝吃的),重要的是能够形成单克隆(后面会讲到);
2.  细胞有没有支原体感染(老问题,但是很重要,测过一大半的细胞都是不行的,很多实验室都不行,送过来检测有的细胞感染了:猪鼻支原体^(* ̄(oo) ̄)^,大概是这样的),还有就是一旦感染建议直接换细胞,不要想着去救,是救不过来的!
3.  再有就是细胞的基因检测;可以这么说吧,细胞在培养的过程中达尔文的进化论一直在起作用,所以每一代的细胞都会累积突变,两天一代,你可以想象细胞的进化速度得多快,没错.....他们就是进化得非常快,所以很多基因都不一样了和你想的。凡是对细胞增殖有优势的基因都会被累积加起来。所以我们要对目的敲除的基因的gRNA结合位点进行测序,看看sequence对不对,要不后面切不动也不知道怎样办!ლ(′◉❥◉`ლ)就是这样做的:设计一对PCR的primer,扩出来去测序,再对比一下基因库;太简单就不说了!
4.  特别注意!!!细胞的基因拷贝数,如果是拷贝数很多(超过5),那就不要希望在这个细胞上拿到纯合敲除的细胞哈,数学原理是:


KO Rate =E^N  C.png


由于基因编辑效率%(E)是一个固定的常数:只和基因的位置,基因功能,gRNA的选择,选择的方法论等有关;

细胞基因拷贝数(N):不同的细胞株,不同来源的细胞的克隆拷贝数不一样,很多细胞都不是二倍体;
所以克隆形成率(C):直接影响敲除效率的高低,也是基因编辑效率高低直接的一个系数;
【这个就是熟悉的数学啦】
5.  细胞做基因敲除之前要做的事情就是:养它三代以上,让它适用你的培养基和实验室环境。


|   二,做基因敲除的转染
1.  质粒脂质体的虽然低效也可以试试,好处是便宜(但是做基因点突变和KI就不用试了,效率肯定奇低无比);
2.  病毒法(慢病毒):效率高一般是两个病毒,一个带Cas9蛋白,一个带gRNA,但是成本高,一般实验室也不想搞病毒,周期长;
3.  我们用的是自己开发的VIRUS-Free技术:一个质粒搞定Cas9+gRNA+GFP+你想带的任何序列,构建稳转细胞株,和质粒一样的成本,和病毒一样高的效率,当然是结合我们独有的细胞电转技术实现的;


|   三,挑克隆或是稀释克隆法
将电转或者转染3天后的细胞进行单克隆化,筛选其中的纯合基因敲除细胞;
1.  药物筛选,如果没有药物筛选就只能盲筛了,多做几个96孔板去做PCR筛选就好了;大概一般需要5-10块板吧
2.  病毒法和VIRUS-Free一般就是药筛富集敲除细胞,然后就可以再接到96孔板进行单克隆,一般3-5块板;
3.  ClonePlus技术,基因敲除细胞克隆筛选的利器,克隆形成率98%,一般就需要2块板;
顺带说一下:移码敲除和大片段敲除的差异!
1.  移码敲除:简单点说就是导致缺少了非3倍数的碱基(3个碱基编码一个氨基酸),所以会导致后面的转运回来氨基酸都是错的,所以导致了基因功能的缺失;
优点:这个很多敲除公司使用的方法,好处是简单,便宜;
缺点:Western Blot不确定,而且细胞里面的不同基因的敲除的序列不一样,可能会有恢复修复的机制,同时mRNA也有多个转录本,不排除后面有部分的蛋白会出现。缺点:细胞鉴定极其麻烦!需要PCR,测序,读图再判断,对后续细胞实验和课题实验无疑增加大量工作和不确定性。
2.  大片段敲除:就是设计两个gRNA,将目的基因的一个大的片段给剪掉(100bp-10kb),导致DNA大片段的缺失,从而失去确定的DNA片段,mRNA没有转录的基础,导致基因功能敲除;这个是目前有效的基因敲除办法。
优点:PCR直接鉴定(扩增敲除的目的片段,条带明显变小),没有了DNA>mRNA>Protein,敲除效果有保障,WB验证更放心;
缺点:成本高,是做移码的两倍;技术相对复杂。


|   四,扩增单克隆细胞
将目的单克隆扩增出来,单克隆可以大量扩增一般没有问题。记得在低代数的时候冻存起来一部分,后续的就可以扩增起来用于实验了!
整个过程做下来大概需要:6-12周,如果顺利5周也是可以拿到的。好啦,祝大家都能够拿到自己的基因敲除细胞株。



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也欢迎大家尝试我们的Cas9X™平台的ClonePlus™技术服务:400-990-0791咨询
或者关注“Cas9x细胞基因敲除”公众号了解。


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实验室:


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