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听说某些类型的lncRNA敲降建系服务可以做到不成功不收费?神马情况?神马情况?

 九斗酒 2018-02-08


       终于等到了您!不成功不收费可不是随便的承诺,如果您的lncRNA在准备敲降建系时,满足以下两个条件:

1.经典的细胞系:如293T、肺癌A549、胰腺癌Panc-1血管内皮细胞HUVEC等细胞系(更多细胞系请发邮件至:geneediting@shbiochip.com咨询您的细胞是否属于伯豪经典细胞系范畴)

2. lncRNA属于IntergenicBidirectional这两种lncRNA类型。

 那请放心把lncRNA提供给我们。唯一要担心的是这个lncRNA敲降之后,会不会导致细胞大规模凋亡,如果我们在实验过程中发现了这个现象,说明这条lncRNA可能具有强大的细胞增殖/凋亡的调控功能。我们会及时与您反馈并探讨后续的备选实验设计,如瞬时敲降,并通过芯片或测序研究是哪些蛋白家族或者KEGG信号通路基因发生了改变,或建议做过表达细胞建系,来研究细胞表型的具体变化,如果您有更加复杂的课题设计或想法,欢迎发邮件至:geneediting@shbiochip.com与我们北京大学博士科研团队共同探讨设计。以伯豪生物十多年专注科研服务,累计协助国内课题组发表一千多篇高档次SCI的经验,一定可以为您提供切实可行的技术方案。


 SO,问题来了,神马是IntergenicBidirectional类型的lncRNA?为啥能不成功不收费?这里面有神马原理没?


科研友问有答

各位老师好,我是科研小秘书 友问有答,为了解释上面的疑惑,我们先回顾下lncRNA的研究思路

        随着生物技术检测手段的发展,我们发现人类基因组中90%的转录产物并不能翻译蛋白。其中包含一类序列长度大于200 nt的非编码RNA——lncRNA。这些年来的研究表明,lncRNA以多种调控方式决定了生物体发育,疾病发生等过程。从目前发现的lncRNA数目来说已有5万余条。但是,到目前为止,真正已知功能的lncRNA不到1000条(即只有2%的LncRNA进行过功能研究)。所以,lncRNA研究领域还是一个充满了潜力的大宝库。每一个研究领域、研究方向都有发现新的lncRNA功能的可能性。

      有志于lncRNA研究的您,请与伯豪技术团队一起去进行lncRNA淘金之旅吧!

01

lncRNA的研究策略汇总  


小友提示:lncRNA文章的影响因子越高,所需要的功能学实验可能需要的就越多。不过,有没有可能少做些功能学实验,同样发高档次的文章呢?这是个问题,回答了会泄漏天机,不回答会得罪老师。给个提示哈:利用各种lncRNA的网站、TCGA、GEO等等进行生信分析,挖掘感兴趣的数据并应用于自己的研究领域中。  

2

 高通量筛选确认lncRNA

  

        经典的实验设计中,大多是通过高通量芯片或测序筛选差异表达的lncRNA,并通过各种生物信息学分析(GO、Pathway、Cis-target、Trans-target、Co-expression、IPA、GSEA、WGCNA等)确认首选的lncRNA,采用qRT-PCR验证表达,Northern blot 去验证高通量筛选的结果,并通过http://www./  http://cpc.cbi.pku.edu.cn/ CPAT:http://lilab.research./cpat/index.php等预测编码能力,再通过3’RACE,5’RACE 实验去确认其全长


小友提示:回想三年前,那会用芯片一筛基本就是一篇文章,这样的时代已经一去不复返了。不过,经过这么多年的积累,很多老师手上已经有比较多的高通量数据了,其实lncRNA与基因的各种表达调控关系就蕴藏在高通量数据里面,可以通过各种高级的分析挖掘最有意义的lncRNA,恰巧,伯豪的技术攻城狮都会。

3

FISH定位预测作用机制

    

      找到 lncRNA 后,接下来的重要工作就是研究其调控方式。 从目前已有研究来说, lncRNA的调控方式是多种多样的,染色质调控,转录调控,转录后调控等。那么,当我们知道某一条 lncRNA 在细胞中特异性表达时,该怎么入手呢?“脑袋跟着屁股走”, 在什么位置,担当着什么样的角色。我们可以通过传统的荧光原位杂交方法(FISH)去确认其细胞定位,来知道它主要在核内还是在核外。如果是核内,那么,接下来考虑的作用方式可以就是染色质调控, 转录调控(结合到启动子区,和某些转录因子互作,Pol II 的抑制子……);如果是核外, 那么,考虑的作用方式可能是转录后调控(影响 mRNA的稳定性,影响 mRNA 翻译,作为 miRNA 的”sponge”……)。

小友提示:FISH是一个操作还算比较简单的实验,核心就是一句话:只要爬片做的好,不愁结果拍不到。


4

过表达与干扰细胞建系


       在经历上述常规实验之后,下一步非常关键的就是建立lncRNA的过表达或干扰细胞系来研究此lncRNA的功能,这对lncRNA最终能发多少分的文章有至关重要的影响。


lncRNA过表达细胞系

lncRNA的过表达建系相对比较容易,在通过3’RACE,5’RACE获得全长之后,体外合成并构建慢病毒、腺病毒或逆转录病毒载体,导入细胞后加药或荧光筛选即可获得稳转细胞系。

 

Zusen Fan et al., 2016 Nature structural  molecular biology doi:10.1038/nsmb.3235

 

 lncRNA敲降细胞建系:

 lncRNA的FISH结果一般有三种情况:细胞质、细胞核、细胞核 细胞质,对于第一种lncRNA,可以通过RNA干扰(RNAi)即可实现敲降,但对于其他两种,由于siRNA进入到细胞核中发挥作用的概率比较低,比较大的影响了lncRNA在敲降方面的功能研究。因此,科学家开始寻求siRNA以外的技术应用与lncRNA敲降方面。随着以CRISPR/Cas9为代表的最具前景技术的基因编辑技术应用崛起,终于让我们在核内lncRNA的敲降方面看到了希望。


小友提示:其实并不是所有定位于细胞核中的lncRNA都不能用RNAi做抑制,著名的HOTAIR就是个例子,只不过敲降效率有点低,操作成本比较高。

CRISPR 介导的lncRNA敲降细胞建系

        伯豪生物于2013年开始投入精力研发CRISPR/Cas9的相关服务,并协助国内各大科研院所累计完成  肺癌、血管内皮细胞、胰腺癌细胞、等几十种细胞的基因敲除、miRNA删除等技术服务。随着近几年lncRNA的研究热度上升,伯豪生物探索尝试了多种CRISPR/Cas9技术进行lncRNA研究的技术方案,诸多项目的实践使得伯豪生物跻身基因编辑领域前沿位置


由于lncRNA比较复杂,根据位置关系与本底基因有以下几种方式:

小友提示:如图所示lncRNA(绿色)本底基因(紫色)的位置关系,其实也是lncRNA的来源问题。 结合我们上文提到的IntergenicBidirectional,您发现他们与其他lncRNA的区别了吗?

        因此,对于Sense、Antisense、 Intronic这三种lncRNA,如果基因组水平删除lncRNA,可能会导致本底基因的蛋白功能失活。而对于其他两种lncRNA中,有不少lncRNA虽然cDNA片段只有1-2kb,但实际在基因组中的位置可能跨度达10kb-200kb。因此,CRISPR对于这种大片段的删除效率(实际是NHEJ修复效率)在我们以往的实践经验中并不是特别高。 

         因此,科学家改进了CRISPR/Cas9技术,首先将Cas9蛋白核酸酶活性中心的关键氨基酸残基(D10与H840)同时突变成丙氨酸残基而获得了没有核酸酶切割活性的突变体dCas9,接着把Kox1基因的KRAB结构(可以募集多种转录抑制因子)克隆在dCas9的3’端,这种既发挥sgRNA识别DNA,并牵引KRAB-dCas9复合物到Promoter区域形成空间位阻,又同时招募转录因子共同抑制RNA转录(包括mRNA、lncRNA、某些miRNA家族)的蛋白-RNA复合物,最高可以将靶基因的表达抑制效率提升至90%左右(伯豪之前的实验数据可以达到95%),这种技术就是CRISPR Interference


    

       关于CRISPR interference相关的文章陆续登载在Science、PNAS、Cell、Cell Stem Cell等杂志。

CRISPR Interference应用文章


                                  

      最新发表于2016年的 Cell Stem Cell 杂志显示,来自加州大学旧金山分校的科学家将CRISPRi应用于人 iPSC细胞中可以特异,并可逆的抑制基因转录(链接: https://pan.baidu.com/s/1c2xgs9M 密码: tds8)。


图B中,加入Doxycycline 诱导后(原文将CRISPR interference改造成Doxycycline 诱导性表达),CRISPR interference对OCT4、SOX2等基因的表达显著降低了90%以上。

       牛津大学Ji-Long Liu教授应用与果蝇lncRNA敲降的研究中(链接: https://pan.baidu.com/s/1o86pxhS 密码: 2eh8),将CRISPR interference系统导入果蝇体内,并分别获得了roX1 与roX2两条lncRNA表达抑制的个体。抑制率分别为78%与83%。

 


        德国癌症研究中心的Sven Diederichs教授发表在Nucleic Acids Research文章在对著名的HOTAIR研究时(链接: https://pan.baidu.com/s/1kUIW3Gz 密码: ufzw),由于HOTAIR定位于细胞核中,通过siRNA 并没有获得比较理想的敲降效果,但CRISPR interference却可以将HOTAIR比较显著的抑制掉:

        

        加州大学Daniel A. Lim教授发表在Genome Biology的Single-cell analysis of long non-coding RNAs in the developing human neocortex文章(链接: https://pan.baidu.com/s/1slpUorj 密码: 82zp)对在大脑皮质中特异表达的LOC646329 进行研究时,LOC646329 的CRISPR interference载体转入U87胶质瘤细胞之后,随着时间的推移,长链非编码RNA LOC646329的表达不断被显著的抑制。


   2016年12月15日在线发表在Science期刊上,论文标题为“CRISPRi-based genome-scale identification of functional long noncoding RNA loci in human cells”的研究(链接: https://pan.baidu.com/s/1hs61CH2 密码: kee2)得到了科研界的广泛回应,加州大学旧金山分校神经科学家Daniel Lim构建了1.6万条lncRNA的筛选文库,平均每条lncRNA设计了10条sgRNA靶向TSS区域(转录起始),并转入7种不同的细胞系:iPSC、MCF7、U87、K562、MDA-MB-231、HeLa、HEK293T:


        最终筛选到与细胞生长相关的499条 lncRNA。同时也再次证实:尽管基因在不同细胞中执行同一个功能,但在某种细胞(如iPSC)中发挥至关重要的lncRNA集合,很少会在其他细胞中同时表达。因此,lncRNA在某种程度上也充当对细胞特异性塑造的功能。这一研究再次拓展了科学家对lncRNA功能解析的探讨。

图A再次正式了随着时间的推移,lncRNA的表达受到了CRISPR interference系统的显著抑制。图E、F是U87 and HeLa 细胞的LINC00263 敲降效果检测 

伯豪基因编辑CRISPR Interference经典案例



      CRISPR Interference的敲降效果已经得到了诸多大牛实验室的青睐,伯豪生物正是沿着这一思路,独自改造了这一系统,将载体变的更小,更易于进入到比较难转染的细胞中,在之前的试验项目中,我们针对某个核内lncRNA也设计了一系列的sgRNA,并在特异表达的细胞中验证了敲降效率*= 0.00002351

  

   



小友总结您现在应该能明白了开头的:不成功不收费了吧,其实最核心的原理是lncRNA的表达必须依赖promoter与转录起始因子,因此,当我们找到promoter之后,用CRISPR Interference锚定promoter区域即可实现稳定的敲降


       但还有问题,如果我研究的lncRNA是属于Sense、Antisense、 Intronic这三种咋整?呵呵呵,其实。。。。我们还有其他的办法。。。。。欲知详情,且听下回分解。。。。如果等不到下回,请发邮件至:geneediting@shbiochip.com,小友在此恭候!

Note


       伯豪生物十多年的大项目研发经验在攻克了最难的环节时,我们也将普通基因过表达、常规siRNA敲降抑制、miRNA过表达与抑制、环状RNA过表达与抑制等常规细胞培养技术服务列入2017年常规技术服务体系,并结合我们在国内非常有竞争力的高通量测序、基因芯片等业务,一起为您提供更多技术支持!


参考文献:

Brockdorff N, et al. The product of the mouse Xist gene is a 15 kb inactive X-specific transcript containing no conserved ORF and located in the nucleus. 1992. Cell. 71(3): 515-526.

Okazaki Y, et al. Analysis of the mouse transcriptome based on functional annotation of 60,770 full-length cDNAs. 2002. Nature 420: 563-573.


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