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高保真 CRISPR/Cas9 增加了原始生殖细胞中精确的单等位基因和双等位基因编辑事件。

High fidelity CRISPR/Cas9 increases precise monoallelic and biallelic editing events in primordial germ cells.

机构信息

The Roslin Institute and Royal (Dick) School of Veterinary Studies, University of Edinburgh, Easter Bush Campus, Midlothian, EH25 9RG, UK.

出版信息

Sci Rep. 2018 Oct 11;8(1):15126. doi: 10.1038/s41598-018-33244-x.

DOI:10.1038/s41598-018-33244-x
PMID:30310080
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6181960/
Abstract

Primordial germ cells (PGCs), the embryonic precursors of the sperm and egg, are used for the introduction of genetic modifications into avian genome. Introduction of small defined sequences using genome editing has not been demonstrated in bird species. Here, we compared oligonucleotide-mediated HDR using wild type SpCas9 (SpCas9-WT) and high fidelity SpCas9-HF1 in PGCs and show that many loci in chicken PGCs can be precise edited using donors containing CRISPR/Cas9-blocking mutations positioned in the protospacer adjacent motif (PAM). However, targeting was more efficient using SpCas9-HF1 when mutations were introduced only into the gRNA target sequence. We subsequently employed an eGFP-to-BFP conversion assay, to directly compare HDR mediated by SpCas9-WT and SpCas9-HF1 and discovered that SpCas9-HF1 increases HDR while reducing INDEL formation. Furthermore, SpCas9-HF1 increases the frequency of single allele editing in comparison to SpCas9-WT. We used SpCas9-HF1 to demonstrate the introduction of monoallelic and biallelic point mutations into the FGF20 gene and generate clonal populations of edited PGCs with defined homozygous and heterozygous genotypes. Our results demonstrate the use of oligonucleotide donors and high fidelity CRISPR/Cas9 variants to perform precise genome editing with high efficiency in PGCs.

摘要

原始生殖细胞(PGCs)是精子和卵子的胚胎前体,用于将遗传修饰引入禽类基因组。使用基因组编辑将小的定义序列引入鸟类物种尚未得到证明。在这里,我们比较了野生型 SpCas9(SpCas9-WT)和高保真 SpCas9-HF1 在 PGC 中的寡核苷酸介导 HDR,并表明使用含有位于前导序列相邻基序(PAM)中的 CRISPR/Cas9 阻断突变的供体可以在鸡 PGC 中精确编辑许多基因座。然而,当仅在 gRNA 靶序列中引入突变时,使用 SpCas9-HF1 进行靶向更有效。随后,我们采用了 eGFP 到 BFP 的转换测定法,直接比较 SpCas9-WT 和 SpCas9-HF1 介导的 HDR,发现 SpCas9-HF1 增加了 HDR,同时减少了 INDEL 的形成。此外,SpCas9-HF1 增加了与 SpCas9-WT 相比单等位基因编辑的频率。我们使用 SpCas9-HF1 将单等位基因和双等位基因突变引入 FGF20 基因,并生成具有定义纯合和杂合基因型的编辑 PGC 的克隆群体。我们的结果表明,使用寡核苷酸供体和高保真 CRISPR/Cas9 变体可以在 PGC 中高效进行精确的基因组编辑。

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