カテゴリ: CRISPR

1. プール型誘導性CRISPRiスクリーニングにより、Synechocystis sp PCC 6803をカーボンニュートラルな細胞工場たらしめるに有用な、細胞成長、L-乳酸に耐性と産生に関与する一連の遺伝子を同定 (ワークフローについてFig. 1引用下図参照)
Synechocystis
[出典] "Pooled CRISPRi screening of the cyanobacterium Synechocystis sp PCC 6803 for enhanced industrial phenotypes" Yao L, Shabestary K [..] Hudson EP. Nat Commun 2020-04-03

2. 合成gRNAsの活性は、in silico予測に拠らず、in vivoでアッセイすべき:  合成gRNAsの活性をRFLP解析を介してin vivoスクリーンし、1遺伝子あたり少数 (2種類)のgRNAsでのゼブラフィッシュ機能ゲノミクスを実現; 脊髄再生に関与する30種類のマクロファージ関連遺伝子から軸索再生に必要な遺伝子10種類を同定; 安定な変異体4種類を詳細に解析し、gfb1aが炎症を制御し脊髄再生を亢進することを同定
[出典] "Phenotypic screening using synthetic CRISPR gRNAs reveals pro-regenerative genes in spinal cord injury" Keatinge M, Tsarouchas TM [..]  Becker CG, Lyons DA, Becker T. bioRxiv 2020-04-04

3. CRISPR/Cas9による内在性ウイルス様配列 (EVE)削除実験からネッタイシマカにおけるEVEの機能を同定:ネッタイシマカのEVEの一種である非レトロウイルス性のcell-fusion agent virus (CFAV)をモデルとして、EVEに由来するpiRNAが外来ウイルスの増幅を抑制することを同定
[出典] "Non-retroviral endogenous viral element limits cognate virus replication in Aedes aegypti ovaries" Suzuki Y, Baidaliuk A [..]  Lambrechts L, Saleh MC. bioRxiv 2020-03-30

4. SHERLOCKアッセイにより、プラスモジウム属 (マラリア原虫)の安定した高感度な検出、種の同定、および、薬剤耐性をもたらす1塩基変異の同定が可能になった; コンゴ、ウガンダおよびタイからの123種類の臨床検体ならびにタイ由来のハマダラカ、および、スルファドキシン/ピリメタミン耐性をもたらすA581Gにて、実証
[出典] "A novel CRISPR-based malaria diagnostic capable of Plasmodium detection, speciation, and drug-resistance genotyping" Cunningham CH [..] Juliano JJ, Parr JB. bioRxiv 2020-04-02

5. DNAメチルトランスフェラーゼの標的DNAへの結合を、dCas9-gRANにより物理的に阻害する手法を開発し、ヒト細胞内で、標的サイトでの脱メチル化と遺伝発現との因果関係の解明が可能なことを、実証した; 
[出典] "Unraveling the functional role of DNA methylation using targeted DNA demethylation by steric blockage of DNA methyltransferase with CRISPR/dCas9" Sapozhnikov DM, Szyf M (McGill U).
bioRxiv 2020-03-30. 

6. CRISPR/Cas9 HDRはオンターゲット部位に望ましくない変異を誘導する: ヒト幹細胞への病因変異導入を試みたところ、編集されたクローンの40%で単一アレルの大規模な削除とヘテロ接合性の喪失が発生していた; この現象は通常の品質管理で捉えられないことから、新たに、定量的ジェノタイピングを可能とする簡便で低コストのPCR法 (qgPCR)およびシーケンシングに基づく手法を開発した。
[出典] "Detection of deleterious on-target effects after HDR-mediated CRISPR editing" Weisheit I [..]  Paquet D. bioRixv 2020-03-29

8. 誘導型CRISPRiによって、508種類のlncRNAsからMYCを介したバーキットリンパ腫の増殖を仲介する「腫瘍抑制因子PTENを標的とするμRNAs数種類をコードするMIR17HG」を同定し、また、CRISPRiにおいてdCas9に結合する抑制因子の選択が重要なことも発見 (今回対象のlncRNAsにはMAXへの結合でMYCと競合するMXD1のコリプレッセーSIN3A相互作用ドメインが最適、ただし、よく知られているlncRNA, MALAT1,にはKRABのZNF10が最適)
[出典] COMMENTARY "CRISPR-based technology to silence the expression of IncRNAs" Phelan JD, Staudt LM. PNAS 2020-04-03; 論文 "An MXD1-derived repressor peptide identifies noncoding mediators of MYC-driven cell proliferation" Raffeiner P, Hart JR [..] Vogt PK. PNAS 2020-03-24.  

9. ssDNAをテンプレートとするCRISPR/Cas9によるウシ胚ゲノム編集において、相同組換えを促進する分子RS-1を7.5 µM 24時間加えることで、ノックイン効率2倍に
[出典] "RS-1 enhances CRISPR-mediated targeted knock-in in bovine embryost" Lamas-Toranzo I [..] Bermejo-Álvarez P. Mol Reprod Dev 2020-03-30

10. プール型BE3で多重遺伝子に誘導した一塩基変異をscRNA-seq (CROP-seq)で評価 (Fig. 1引用下図と関連crisp_bio記事*参照)
BE3 & CROP-seq
[出典] "Single-cell analysis of a mutant library generated using CRISPR-guided deaminase in human melanoma cells" Jun S, Lim H, Chun H, Lee JH, Bang D. Commun Biol 2020-04-02.  < bioRxiv 2019-04-18.
*) crisp_bio 2019-04-22 プール型BE3とCROP-seqの融合による1細胞分解能でのSNV機能解析

11. Campylobacter jejuni Cas9とsgRNA (標的TryFoxn1)を受精卵にマイクロインジェクションし、新生児マウスにてそれぞれ50%と38.5%の両アレル変異を実現、オフターゲット編集はディープシーケンシングとWGSのいずれにおいても非検出
[出典] "Efficient and specific generation of knockout mice using Campylobacter jejuni CRISPR/Cas9 system" Lee JY, Jang YJ [..] Koo OK, Yeom SC. Biochem Biophys 2020-04-01

12. 胆管細胞にCRISPR/Cas9とsgRNAsペアを送達し、大規模な逆位を誘導し、肝内胆管癌に見られるFGFR2–BICC1遺伝子融合を実現 (Figure 1引用下図参照)
遺伝子融合
[出典] "Generation of An Endogenous FGFR2–BICC1 Gene Fusion/58 Megabase Inversion Using Single-Plasmid CRISPR/Cas9 Editing in Biliary Cells" Reicher A [..] Pichler M, Kwong LN. Int J Mol Sci 2020-04-02. 

13. 悪性リンパ腫モデルであるマウスA20細胞において、Foxp1をCRISPR/Cas9でサイレンシングすると、A20細胞表面のI-Ab (MHC-II)発現が亢進し免疫監視機構が復活する
[出典] "CRISPR/Cas9-Mediated Foxp1 Silencing Restores Immune Surveillance in an Immunocompetent A20 Lymphoma Model"  Felce SL [..] Banham AH. Front Oncol 2020-04-03

14. 肺腺癌細胞株におけるCas9によるTP53 (p53遺伝子)編集を介して、TP53の変異と、PI3K特異的阻害剤、PI3K関連阻害剤、PI3Kに関与しない阻害剤、および、EGFやLPSなどのタンパク質に対する細胞の応答との相関を解析した結果に基づき、薬剤によるp53の変異誘導と相関して癌細胞の薬剤耐性も随時変化していくとした。
[出典] "Roles of TP53 gene in the development of resistance to PI3K inhibitor resistances in CRISPR-Cas9-edited lung adenocarcinoma cells" Hou J, Cao X, Cheng Y, Wang X. Cell Biol Toxicol 2020-04-02

1. [ハイライト] 機能ゲノミクス、Cas9単独から、Cas9とCas12aの組み合わせやRNAを標的とするCas13aへと拡がる
[出典] RESEARCH HIGHLIGHT "CRISPR screens beyond Cas9" Burgess DJ. Nat Rev Genet 2020-03-31; 以下の2本のcrisp_bio記事で取り上げた論文をハイライト
  • crisp_bio 2020-03-19 Cas9-Cas12aハイブリッド・プラットフォームを開発し、遺伝子ペアと選択的エクソンの機能を同定
  • crisp_bio 2020-03-19 Cas13dによるRNAノックダウンに最適なcrRNAsを超並列スクリーン結果に基づく機械学習モデルにより設計
2. SpCas9とその改変体3種類 (Cas9-VQR, xCas9, Cas9-NG), SaCas9およびFnCas9とそれぞれのPAMとの結合親和性を、蛍光標識したDNAへの競合結合をアッセイする"Cas9ビーコン"法を介して測定し、結合親和性とゲノム編集効率の間に正の相関を見出した
[出典] "Quantification of the affinities of CRISPR-Cas9 nucleases for cognate protospacer adjacent motif (PAM) sequences" Mekler V, Kuznedelov K, Severinov K. J Biol Chem 2020-04-01

3. Cas12aのコラテラルssDNA切断活性を利用して、ssDNAプローブに基づく超高感度核酸検出ツールが開発されてきたが、著者らは、蛍光標識したdsDNA群が、Cas12aの標的dsDNA結合時に無差別切断され、プローブとして利用可能なことを示した。
[出典] "Probing CRISPR-Cas12a Nuclease Activity Using Double-Stranded DNA-Templated Fluorescent Substrates" Smith CW [..] Yigit MV. Biochemistry 2020-04-01

4. [論説] CRISPR-Cas13aのコラテラル活性をグリオーマ細胞においても同定した論文を引用し、Cas9との比較および関連技術の発展を表1と図1にまとめた:
Cas13a Table Cas13a-Figure
[出典] EDITORIAL "CRISPR-Cas13a system: a novel approach to precision oncology" Zhang J, You Y. Cancer Biol Med Feb 2020

5. 光制御可能なケージドgRNAにより、CRISPR/Cas9ゲノム編集の時空間制御を実現 (下図Graphical abstract参照); in vitroで検証後、ゼブラフィッシュ胚in vivoで実証
%22Photoswitchable
[出典] "Photoswitchable gRNAs for Spatiotemporally Controlled CRISPR-Cas-Based Genomic Regulation" Moroz-Omori EV [..] Stevebs MM. ACS Cent Sci 2020-04-01

6. チオール修飾を必要としない一段階金ナノ粒子バイオプローブの凍結調整法と、CRISPR技術に基づいた蛍光・ラテラルフローアッセイ診断ツールの開発
[出典] "Single-step, salt aging-free and thiol-free freezing construction of AuNP-based bioprobes for advancing CRISPR-based diagnostics" Hu M [..] Zhou X. J Am Chem Soc 2020-03-30

7. メタノール資化酵母において、エピソーマルベクターにてsgRNAを#デリバリーすることで、ゲノム編集効率100%と多重ゲノム編集、およびCRISPRiを実現; PAMとしてNGGの中でCGGを好む傾向
[出典] "High efficiency CRISPR/Cas9 genome editing system with an eliminable episomal sgRNA plasmid in Pichia pastoris" Yang Y [..] Bai Z. Enzyme Microb Technol 2020-04-01

1. CRISPR/CasシステムにおけるCRISPRアレイの作られ方 
[出典] "The size of the immune repertoire of bacteria" Bradde S, Nourmohammad A, Goyal S, Balasubramanian V. PNAS 2020-03-10; "CRISPR recognizes as many phage types as possible without overwhelming the Cas machinery" Deem MW. PNAS 2020-03-24

2. ファージのチャレンジに応じたバクテリアがCRISPRアレイに取り込むスペーサは液体培養では単一、固体培養では多様なスペーサを獲得することと、その意味
[出典] "Co-evolution within structured bacterial communities results in multiple expansion of CRISPR loci and enhanced immunity" Pyenson NC, Marraffini LA. eLife 2020-03-30

3. Cas12a/crRNA/dsDNA三者複合体の形成からDNA切断までの反応過程の動態モデル
[出典] "Conformational dynamics and cleavage sites of Cas12a are modulated by complementarity between crRNA and DNA" Zhang L [..] Chen C.iScience Accepted 2019-08-02Conformational dynamics and cleavage sites of Cas12a
4. #深層学習により、CRISPR/Cas9ゲノム編集におけるオフターゲット作用とオンターゲットのバランスを取るのに最適なsgRNAsの設計
[出典] "Optimized sgRNA design by deep learning to balance the off-target effects and on-target activity of CRISPR/Cas9" Jie Lan, Yang Cui, Xiaowen Wang, Guangtao Song, Jizhong Lou. bioRxiv 2020-03-05

5. バクテリアにおけるCRISPRaの活性はプロモーターと標的位置に依存する
[出典] "Effective CRISPRa-mediated control of gene expression in bacteria must overcome strict target site requirements" Fontana J, Dong C [..] Carothers JM, Zalatan JG. Nat Commun 2020-04-01
CRISPR 6 CRISPR 4 

6. 著者らが開発した哺乳類細胞でのCas9スクリーニング法を介して、小型 (3.3 kb)でNNGG PAMを認識し、高活性を発揮し、AAVで容易にデリバリー可能で、CBEとABEのエフェクタとしても機能するStaphylococcus auricularis由来Cas9 (SauriCas9)を発見
[出典] "A compact Cas9 ortholog from Staphylococcus Auricularis (SauriCas9) expands the DNA targeting scope" Hu Z, Wang S, Zhang C, Gao N, Li M, Wang D, et al. PloS Biol 2020-03-30

7. 小規模なin/del変異を対象として、1回のPCR反応で野生型、ヘテロ型およびホモ型変異アレルの同時同定を可能に - CRISPR遺伝子編集結果の評価にも利用可能
[出典] "Single-tube genotyping for small insertion/deletion mutations: simultaneous identification of wild type, mutant and heterozygous alleles" Lin B, Sun J, Fraser DC. Biol Methods Protoc 2020-03-28

8. CRISPR/Cas9またはsiRNAによるゲノムワイドスクリーンと#機械学習による機能ゲノミクス
[出典] "KCML- a machine‐learning framework for inference of multi‐scale gene functions from genetic perturbation screens" Sailem HZ, Rittscher J, Pelkmans L. Mol Syst Biol 2020-03-06KCML (Knowledge‐ and Context‐driven Machine Learning)

1.  IDEA (Induction Dynamics gene Expression Atlas): 単一転写因子誘導実験の重ね併せから遺伝子発現アトラスを構築・公開
[出典] "Learning causal networks using inducible transcription factors and transcriptome‐wide time series" Hackett SR [..] McIsaac RS. Mol Syst Biol 2020-03-17 ; IDEA提供WebサイトはコチラIDEA
2. CREPE: erro-prone PCRによる変異配列ライブラリー生成とCas9とλ-redによるリコンビニアリングを介して、E. coli非必須/必須遺伝子を対象とするディープ変異スキャニングを実現
[出典] "CRISPR/Cas9 recombineering‐mediated deep mutational scanning of essential genes in Escherichia coli" Choudhury A, Fenster JA, Fankhauser RG, Kaar JL, Tenaillon O, Gill RT. Mol Syst Biol 2020-03-16; CREPEは"CRISPR/Cas9-mediated genomic error-prone edting"に由来する。CREME
3. CiBER-seq: 定量的CRISPRiによる機能ゲノミクス
[出典] "CiBER-seq dissects genetic networks by quantitative CRISPRi profiling of expression phenotypes" Muller R, Meacham ZA, Ferguson L, Ingolia NT. bioRxiv 2020-03-31CiBER-seqはCRISPR interference with barcoded expression reporter sequencingに由来する

4. SaCas9によるラット脳の機能ゲノミクス
[出典] "Development of a CRISPR-SaCas9 system for projection- and function-specific gene editing in the rat brain" Sun H [..] Yi M, Wan Y. Sci Adv 2020-03-18gene editing in the rat brain
5. 牛眼症などの遺伝子疾患ゼブラフィッシュモデル作出    
[出典] "Precise short sequence insertion in zebrafish using a CRISPR/Cas9 approach to generate a constitutively soluble Lrp2 protein" Collery RF, Link BA. Front Cell Dev Biol. Accepted 2019-07-31

6. CRISPR/Cas9 KOマウスでの実験から、Oospファミリーの一連の遺伝子がマウス雌の受胎に必須ではないことが判明
[出典] "CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing Reveals Oosp Family Genes are Dispensable for Female Fertility in Mice" Abbasi F, 小谷まよ [..] 伊川正人. Cells 2020-03-28

7. ヒト肺移植への応用を目的として、ラット肺においてCRISPRaにより免疫応答を抑制する内在IL-10遺伝子の活性化を実証
[出典] "CRISPR/Cas9-Based Transcriptional Activation of Endogenous IL-10 Gene in the Donor Lung for Transplantation" Mesaki K [..] Keshavjee S. J Heart Lung Transpl 2020-03-30. 

8. 網膜芽細胞腫の研究資源として、CRISPR/Cas9を利用してH9 hESCsにおいてRB1プロモーターの単一アレルまたは両アレルを欠損させた細胞株を樹立
[出典] "Biallelic and monoallelic deletion of the RB1 promoter in six isogenic clonal H9 hESC lines" Döpper H[..] Steenpass L. Stem Cell Res 2020-03-11

9. CCR5-Δ32/Δ32の生物学的意味を理論的に検証し、CRISPR/Cas9による生殖細胞系列のゲノム編集のあり方について考察
[出典] "CCR5-Δ32 biology, gene editing, and warnings for the future of CRISPR-Cas9 as a human and humane gene editing tool" Xu MM. Cell & Bioscience 2020-03-30CCR5-Δ32:Δ32
10. CRISPRホーミングに基づく#遺伝子ドライブに対する耐性を回避するgRNAsの多重化は2〜8重の範囲が適切
[出典] "Computational and experimental performance of CRISPR homing gene drive strategies with multiplexed gRNAs" Champer SE [..] Champer J. Sci Adv 2020-03-04 CRISPR homing gene drive
11. [展望] CRISPR技術を介した食用作物の育種、および、規制政策と発展途上国への展開
[出典] PERSPECTIVE "A CRISPR way for accelerating improvement of food crops" Zhang Y, Pribil M, Palmgren M, Gao C.Nat Food 2020-03-30

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