Reprogramming the Endogeneous Type Ⅲ-A Crispr-Cas System for Genome Engineering in Mycobacterium Tub

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangwei07863
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结核(TB)是21世纪的一种严重的疾病,每年造成170余万人死亡。肺结核由革兰氏阳性的棒状杆菌——结核分枝杆菌造成。世界范围内大约三分之一的人口被潜伏性感染,疾病的再次爆发与传染现象十分严峻。对于抗结核药物的抗生素耐药性在全球范围内对于结核的防控造成了巨大的阻碍。耐药性(多耐药,广泛耐药,全耐药)造成了结核在人与动物间广泛传播。抗生素的滥用是严重的耐药性产生的原因。分枝杆菌的耐药性对于研发合适的化学疗法戒指是一个很大的限制。对TB中全部耐药性的探究可通过阻止耐药性菌株的传播来大大减少防控TB的负担。目前仅有的TB疫苗是开发于上世纪初的BCG。这种疫苗主要的缺陷是不能保护成年人免受TB的感染。更有免疫缺陷的儿童在接种该种疫苗后出现感染的实例。一些疫苗对于通过体液免疫去除的病原十分有效,然而人体对于TB的免疫是通过细胞免疫的途径,因此能帮助启动细胞免疫的疫苗会有较好的效果。疫苗的开发通过敲除一些决定致病性的基因完成,目前,结核分枝杆菌中有目标的基因调控主要通过基于充足的方法完成。然而,该种方法因为对于时间的资金的巨大消耗以及较低的效率以及特异性而未被广泛采用。基于成簇的规律间隔短回文重复序列(CRISPR)以及CRISPR协同作用蛋白(CRISPR-Cas9)的基因标记技术在几种生物中的发现给针对几种病原开发有效的疫苗带来了可能。CRISPR可分为几大类,以及各自的小类。结核分枝杆菌中CRISPR-Cas Ⅲ-A系统的存在使我们可以探究其基因编辑的系统。本研究中我们重新编排了内源性的CRISPR-Cas Ⅲ-A系统,使得我们可以仅通过转入一个表达小CRISPR序列以及一个带有EGFP的供体DNA模板就就可以进行高效率的基因敲入。我们同样将该方法应用于基因敲除,高效率的敲除了总计10个与自噬相关的基因,并通过深度测序验证了五脱靶现象的发生。然后我们研究了该方法介导下的基因沉默,我们选择了一段与基因编码区五核苷酸模体5‘-GAAAC-3‘互补的40bp的DNA序列,该种方法只会调控转录,对于基因组序列没有影响。结果显示,5个基因均出现了较大程度的下调表达(60%-90%)。最终,我们研究了作用于lpqE,KatG,InhA三个基因mRNA的间隔序列,导致了其60%-70%的减少。我们的工作研究出了一种十分具有潜力的可以高效率,高特异性编辑任何位点,以及沉默某些基因例如对结核生长十分重要的基因的工具。对于结核生长十分重要的基因的敲除以及表型研究显示了这种方法对于进一步深度研究基因功能的重要性。同时新型的基因沉默技术可能会克服传统基因沉默中由于引入了标记抗生素抗药性标记基因出现的交叉抗性问题。因此,CRISPR-Cas Ⅲ-A系统提供了一种有效的方法来编辑基因,用于开发预防性疫苗。一个重要的研究领域将是深入了解目标识别的分子机制及将其破坏。
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