CRISPR碱基编辑脱氨酶窗口

来源:CRISPR碱基编辑脱氨酶窗口(DNA Lab Space 实验教程)| 编译:DNA Lab Space

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设计好sgRNA、转染、送测序,结果靶点那个C完全没变;或者窗口里五个C全被改成T;再或者只想动第6位,第4位却先变了。脱氨酶窗口容易受影响,并不会像严格的开关那样只作用于指定位置。这篇把从设计到测序的7个排查节点拆开:怎么数位置、怎么判断窗口宽窄、窄窗编辑器怎么选、旁位点甩不掉怎么办。每个原因都给你判断动作和验证方法,照着做。

第一步:先别怀疑设计,八成是这几个低级错误

1. 位置数反了。 窗口位置从PAM远端第一个碱基开始算,不按挨着NGG那一端往回数。数反了,目标C会从第5位变成第16位,当然测不到。解决:把20 nt protospacer抄下来,从5'端起第4–8位画个框,只在框里找C。

2. 链搞反了。 编辑发生在非靶链上,也就是你写protospacer时用的那条链。如果你把目标C标在反向互补链上,Sanger一测就是“无编辑”。解决:把序列反向互补后重新比对,或者直接把参考序列和测序文件丢进EditR。

3. PAM没核对。 SpCas9认NGG,SpRY认NRN大于NYN。用了SpRY还按NGG找位点,实际切割效率低到测不出来。解决:把上下游各30 bp重新扫一遍PAM。

4. 转染压根没进去。 没做GFP对照,把“没转进去”当成“窗口问题”,白折腾两周。解决:同批做EGFP对照质粒,48 h流式看阳性率,低于30%先优化转染,别碰编辑。

图2:CRISPR碱基编辑脱氨酶窗口排查流程示意图
▲ 图2:CRISPR碱基编辑脱氨酶窗口排查流程示意图

第二步:按实验流程分维度系统排查

1. 设计层:C落在窗口外(第1–3位或第9位以后)

现象:NGS显示靶点周围全是野生型,一个C>T都没有。

原理:rAPOBEC1只作用于Cas9解开的单链bubble里约17 nt,对应protospacer第4–8位(BE3、BE4max)。窗口外并非完全不变,但一般低于5%。

解决:sgRNA沿序列滑动,让目标C落到第5–6位。一次挪1–3 nt,不要一次挪10 nt,否则PAM可能失效。

验证:转染后72 h收gDNA做Sanger,EditR估算效率,超过10%再上NGS。

2. 窗口太宽:五个C一起变T

现象:目标位点改了,旁边两三个C同步突变,蛋白功能可能救不回来。

原理:脱氨酶在bubble里的停留时间决定窗口宽度,APOBEC1天然覆盖4–8位,宽松时能到3–9位。

解决:换窄窗编辑器。YE1-BE3窗口约4–7位,YEE-BE3约4–6位。也可以用eA3A,它偏好TC,CC上下文基本不动。还有个办法:把目标C推到第6位,让旁位点C滑到第9位外面去。

验证:NGS统计每个C的突变频率,旁位点低于10%通常可接受,具体看你的蛋白耐受度。

3. motif偏好:TC好改,CC几乎不动

现象:同样在第5位,TC的C改了60%,CC的C只有5%。

原理:APOBEC1偏好TC和CC,人源A3A对TC强、对CC几乎无活性。

解决:能选就选TC上下文的C。只有CC的话,考虑换PmCDA1(Target-AID,偏好TC,窗口2–8位),或者干脆改用ABE走A>G路线。

验证:一次平行做2–3条sgRNA,Sanger横向比较,别一条条试。

4. 表达层:确实编辑了,但效率只有10–20%

现象:Sanger主峰还是野生型,编辑峰矮矮一个。

原理:质粒转染效率、细胞类型、收样时间都影响结果。HEK293T轻松做到50%,原代细胞或iPSC可能只有5%。

解决:24孔板质粒量500 ng,效果不满意就换RNP——Cas9蛋白20 pmol加sgRNA 24 pmol,37°C孵育10 min后电转。72 h收gDNA,太早没到峰值,太晚细胞长过。

验证:qPCR测BE3表达量,或者同批GFP对照看转染率。

5. 检测层:假阴性

现象:NGS说没编辑,Sanger峰图明明有双峰。

原理:引物压在目标C上、扩增子太短覆盖

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