基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的本科教学实验体系的创建与实践

• 作者: 张敏 宋亚坤 吕沫 贾方兴 刘杰 卢希彬 王益林 余春红
• 来源期刊: 中国生物化学与分子生物学报
• 关键词: 生命科学研究综合实验 CRISPR/Cas9 本科生教育
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 教育与教学|Education and Teaching
• 页码范围: 135-143
• 页数: 9页
• 分类号: Q789
• 语种: 中文
• DOI: 10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.10.1300

摘要

CRISPR/Cas9是新兴的基因编辑技术,在生命科学研究中发挥着重要的作用.将它引入本科生的实验教学,使本科生了解这项前沿科研技术很有意义.我们创建了一个基于CRISPR/Cas9技术的本科教学实验体系.该实验体系侧重CRISPR/Cas9技术在哺乳动物细胞中的应用,选用一株基因组上被插入mCherry基因的小鼠胚胎成纤维细胞为实验材料,命名为STO-82.首先设计靶向mCherry的sgRNA,构建CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒.经测序验证无误后,转染到STO-82细胞.采用流式细胞仪分析检测mCherry阴性和阳性两群细胞,分选出阴性单细胞并扩大培养.最后用测序检验单克隆细胞中靶标DNA序列的编辑情况.结果显示,靶位点有插入或缺失突变,说明体系创建成功.该实验体系将sgRNA设计、CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒的构建、细胞转染、单细胞分选、单克隆细胞培养、测序序列分析等内容融合为一个综合实验,用于高年级本科生的实验教学.根据实际情况,将教学实践内容分解分块教学,也可以做完整性项目教学.本教学实践采用10人左右的小班分块教学,2入一组,经过3个班(共13组)的实践,绝大部分学生都能完成实验,得到预期结果.通过这个实验,学生加深了对CRISPR/Cas9技术的原理和实验流程的理解,锻炼了实验操作能力和严谨的科研思维,也使学生对该技术的医疗应用风险有了一些认识.