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CRISPR/Cas9文库2.0升级版—助你快速、精准地做基因筛选
146 人阅读发布时间：2026-05-22 14:24
Cas9蛋白是一种以RNA为导向的DNA内切酶，是一种操纵基因组的强大工具[1]。更多的研究者获益于基于CRISPR的遗传筛查，对已确定的基因有更多基因功能表型的认识[2]。早在2013年，海外的两个研究团队分别在Science杂志同一期上发表了CRISPR文库的相关研究[3,4]。这是首次关于CRISPR文库的研究，显示出比shRNA文库更有效的筛选效果。但在文库设计初始，对sgRNA活性规则知之甚少，而非活性和非特异性的sgRNA会降低文库有效基因的覆盖率及靶基因的准确性。（关于CRISPR/Cas9系统详细介绍可点击查看：CRISPR/Cas9文库）
此后，随着技术的迭代升级，基于CRISPR/Cas9的工具也得到了快速发展，2016年John G. Doench等人在Nat Biotechnol上发表文章：Optimized sgRNA design to maximize activity and minimize off-target effects of CRISPR-Cas9（优化sgRNA设计，使CRISPR-Cas9活性效应最大化且脱靶效应最小化）（图1）
图1. PMID: 26780180
在该研究中，Doench团队对靶点活性预测规则进行了全面而深入地优化改进，通过对数千个sgRNA脱靶效应的分析结合大规模数据经验，开发了预测脱靶位点的规避指标。针对sgRNA在线设计工具的on-target活性和off-target规避的计算规则改进后，创建编辑效率更高、脱靶效率更低的人全基因组敲除文库——Brunello文库。经过sgRNA的优化筛选，提高了sgRNA的敲除效率（图2. A），也降低了sgRNA的脱靶效应（图2. B）。
图2. Brunello文库的on-target和off-target特性
你以为Brunello文库的优势仅限于此了么？它还有一个隐藏技能哦！！！
Brunello文库靶向人类全基因组19,114个基因，每一个人类基因对应4种不同的高活性sgRNAs，包含超过76,000条sgRNAs，相较于GeCKOv2文库超过120,000条sgRNAs。在文库筛选实验的前期细胞准备及后续的筛选工作中大大降低工作量，缩短实验周期，尤其是针对增殖较慢的细胞类型，也在一定程度上降低了实验的难度。
和元生物现有Brunello文库
精准、高效、省时、省力
以期为客户提供更全面、更优质的文库筛选项目服务及文库病毒包装服务。
和元文库列表
注：除定制库外，均为现货文库
红色标记为和元生物的Brunello文库，W1024为Brunello文库的子库。
Brunello文库助力科研，硕果累累
01、T细胞白血病/淋巴瘤
2022年3月，Takashi Ishio等人在Blood发表“Genome-wide CRISPR screen identifies CDK6 as a therapeutic target in adult T-cell leukemia/lymphoma”，该研究使用Brunello慢病毒sgRNA表达文库筛选发现：多个成人T细胞白血病淋巴瘤（Adult T-cell leukemia/lymphoma, ATLL）特异依赖的关键基因，并针对CDK6深入探究，证明TP53失活的ATLL细胞由于CDK2激活而对CDK6抑制剂更加耐受，联合mTOR抑制剂可以协同抑制不同TP53状态的ATLL细胞。该发现为临床ATLL治疗提供了新的靶点和用药策略。
图3. ATLL细胞系的全基因组敲除文库筛选确定9个关键基因（PMID: 34818414）
02、线粒体自噬
2022年9月，Jonas Benjamin Michaelis等人在nature communications上发表“Protein import motor complex reacts to mitochondrial misfolding by reducing protein import and activating mitophagy”，该研究发现由前序列易位酶相关运动复合体PAM介导的线粒体蛋白输入缺失足以在极化的线粒体中诱导线粒体自噬。对线粒体自噬诱导剂进行的Brunello慢病毒sgRNA表达文库筛选确定了PAM复合体的成分，并扩展了当前线粒体自噬模型，可以解释在不影响膜极化的情况下诱导线粒体自噬的现象。
图4. 线粒体蛋白输入的运动成分的丢失可诱导线粒体自噬（PMID: 36056001）
03、致癌信号传导＆预防衰老
2022年7月，Philipp Ernst等人在Leukemia上发表“Histone demethylase KDM4C is a functional dependency in JAK2-mutated neoplasms”，该研究通过使用Brunello慢病毒sgRNA表达文库筛选HEL细胞，发现KDM4C（赖氨酸特异性去甲基化酶）在JAK抑制剂治疗后依然存在选择性的遗传依赖。通过基因缺失后的细胞实验、异种移植模型实验确定了KDM4C在JAK2突变细胞中的特异性依赖和治疗靶点，对致癌信号的传导和预防诱导衰老至关重要。
图5. KDM4C是JAK抑制剂持续的功能易损点（PMID: 35654819）
04、肿瘤治疗药物策略开发
2022年3月，Upadhyayula S. Srinivas等人在Oncogene杂志上发表“PLK1 inhibition selectively induces apoptosis in ARID1A deficient cells through uncoupling of oxygen consumption from ATP production”，该研究通过高通量化学筛选发现肿瘤抑制因子ARID1A缺失的细胞对PLK1抑制非常敏感。相反，Brunello慢病毒sgRNA表达文库筛选表明，ARID1A缺陷细胞对PLK1抑制剂的敏感性依赖于线粒体翻译机制。通过研究发现，作者描述了一种用于评估ARID1A蛋白缺失的定量显微镜检测方法，这可能为PLK1抑制剂在癌症中的临床开发提供一种新的患者选择策略。
图6. 线粒体翻译网络是volasertib诱导ARID1A 敲除细胞死亡的关键因素（PMID: 35236967）
和元生物致力于 CRISPR/Cas9 高通量功能基因组学研究，拥有数百个项目经验与数十种 sgRNA 文库资源。我们提供多种成熟的文库系统，不仅涵盖经典的（人/鼠）全基因组敲除文库，还提供针对膜蛋白、激酶等特定通路的现货产品，并支持高灵活度的个性化 Sub-library 定制，全面满足不同维度的基因打靶需求。
同时，和元生物提供从细胞模型构建到表型富集的一站式解决方案。无论是基于细胞存活的正负筛选，还是基于 FACS 的复杂表型荧光分选，均可为您量身定制专属方案。助力药物靶点发现、合成致死等严苛的药效与机制筛选场景。结合自主优化的 NGS 扩增建库技术与标准化生信分析管线，可有效攻克CRISPR筛选分析过程中 sgRNA 覆盖丢失与测序背景噪音问题。Hit Calling 更精确，假阳性控制更严格，数据重现性更稳定，为您的机制探索与新药研发提供可靠的数据支撑。
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和元生物
和元生物成立于2013年，作为深耕细胞和基因治疗核心领域的高新技术企业，专注于为细胞和基因治疗的基础研究提供基因治疗载体研制、基因功能研究、药物靶点及药效研究等CRO服务，可提供①组学服务：常规转录组、单细胞转录组、基因组、代谢组及蛋白组等。②载体构建和病毒包装：质粒、siRNA、腺相关病毒（AAV）、腺病毒（ADV）、慢病毒（LVV）、逆转录病毒（RV）、单纯疱疹病毒（HSV）等病毒载体生产服务，提供R&D、实验室级别、GMP级别满足研发、小动物、大动物NHP到临床的不同研究阶段的使用需求。③细胞实验服务：过表达、干扰稳定株构建，单克隆细胞株构建服务及细胞功能学、药效学实验服务。④动物实验及机制研究：神经、代谢、肿瘤动物模型、药效药代、病理切片及蛋白、核酸检测服务。⑤特色项目服务：CRISPR文库筛选服务，外泌体整体研究服务，AAV衣壳筛选服务、听力研究整体项目服务，满足客户定制化或一站式项目服务，助力基础科学研究，促进基础研究到临床转化应用，推动细胞和基因治疗行业发展。