獨(dú)特的Dual-gRNA設(shè)計(jì):文庫(kù)中每個(gè)慢病毒載體包含兩個(gè)gRNA表達(dá)盒子和一個(gè)EGFP/puromycin雙標(biāo)記基因表達(dá)盒子(圖1)。載體一經(jīng)導(dǎo)入細(xì)胞,同一載體上兩個(gè)gRNA同時(shí)表達(dá),靶向同一基因的兩個(gè)不同位點(diǎn),產(chǎn)生兩個(gè)DNA切口,隨后造成基因功能缺失。每個(gè)載體上的兩個(gè)gRNA由兩個(gè)不同的U6啟動(dòng)子(人U6啟動(dòng)子和猴U6啟動(dòng)子)以及兩個(gè)不同的gRNA scaffold(見(jiàn)于Nat Methods. 14:573 (2017))組成。gRNA scaffold序列不同,但功能相當(dāng)。這樣的獨(dú)特設(shè)計(jì),降低了兩個(gè)gRNA表達(dá)盒子序列之間的同源重組幾率,同時(shí)利于從轉(zhuǎn)導(dǎo)文庫(kù)的細(xì)胞中進(jìn)行PCR擴(kuò)增以及通過(guò)NGS對(duì)上游gRNA、下游gRNA或者兩個(gè)gRNA進(jìn)行測(cè)序。
圖1 Dual-gRNA慢病毒載體圖譜
查看Dual-gRNA慢病毒載體圖譜和序列 >>
全基因組/高覆蓋率打靶: 人類和小鼠Dual-gRNA慢病毒文庫(kù)分別打靶20,048個(gè)人類基因和20,493個(gè)小鼠基因,平均每個(gè)基因被4-6對(duì)不同的gRNA打靶,這些gRNA是通過(guò)一系列參數(shù)篩選設(shè)計(jì)出來(lái)的,包括:1)計(jì)算脫靶得分,將脫靶風(fēng)險(xiǎn)大大降低; 2)計(jì)算切口位點(diǎn)位置,確保兩個(gè)位點(diǎn)之間的片段缺失能造成基因功能缺失;3)計(jì)算切口之間的距離,確保突變傾向于形成跨越切口的大片段缺失,而不是每個(gè)切口的局部突變;4)計(jì)算每個(gè)基因中被影響的轉(zhuǎn)錄本數(shù)目,確保所有轉(zhuǎn)錄都盡可能敲除。所有的gRNA可切割位點(diǎn)均位于外顯子內(nèi)。因此,即使不能產(chǎn)生大片段缺失,單個(gè)位點(diǎn)的局部突變(通常為幾個(gè)到幾十個(gè)堿基缺失/插入)同樣能破壞基因功能。
NGS驗(yàn)證文庫(kù)質(zhì)量:采用NGS驗(yàn)證Dual-gRNA慢病毒文庫(kù)的每一個(gè)載體的gRNA序列。鑒定結(jié)果顯示,NGS測(cè)序讀數(shù)與理論的人類Dual-gRNA文庫(kù)、小鼠Dual-gRNA文庫(kù)的匹配率分別是>87%和75%。此外,人類Dual-gRNA文庫(kù)中,>99%的理論gRNA序列被NGS檢測(cè)到。在小鼠Dual-gRNA文庫(kù)中,>97%的理論gRNA序列被NGS檢測(cè)到。因此,這兩個(gè)文庫(kù)的gRNA均具有很高的覆蓋率和很低的錯(cuò)誤率。據(jù)我們所知,這是目前所報(bào)道的質(zhì)量最高的雙gRNA文庫(kù)。
高度均一性:兩個(gè)文庫(kù)的gRNA均表現(xiàn)出高度的均一性(圖2)。
圖2 兩個(gè)文庫(kù)的gRNA分布。ghRNA讀長(zhǎng)分布按NGS文庫(kù)大小(1000萬(wàn)reads)標(biāo)準(zhǔn)化,并以log2比例繪制。
完善的慢病毒載體和即用的高滴度慢病毒:Dual-gRNA文庫(kù)采用第三代慢病毒載體表達(dá),該系統(tǒng)能在多種細(xì)胞中高效表達(dá)。由于能將gRNA文庫(kù)高效地、永久性地、均一地導(dǎo)入細(xì)胞,該慢病毒載體系統(tǒng)是體外篩選的理想工具。Dual-gRNA文庫(kù)以即用型慢病毒形式提供,病毒滴度高(>108 TU/ml),節(jié)省了病毒包裝和滴度測(cè)定的時(shí)間。該慢病毒載體是自我復(fù)制缺陷型,更具很高的生物安全性。
高效篩選/追蹤陽(yáng)性轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的雙標(biāo)記基因:慢病毒載體含有表達(dá)EGFP熒光報(bào)告基因和puromycin抗性基因(Puro)的基因表達(dá)盒子,允許添加puromycin抗生素和使用綠色熒光來(lái)篩選/追蹤陽(yáng)性轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞(圖3)。
圖3 人類全基因組Dual-gRNA慢病毒文庫(kù)(MOI=10)轉(zhuǎn)導(dǎo)293T細(xì)胞后,接著Puromycin篩選(1.5 ug/ml)4天后的EGFP表達(dá)情況。左:明視野;右:綠色熒光視野。