基于CRIPSR/Cas9全基因组扫描文库筛选羊布氏杆菌宿主互作基因及功能验证
批准号:
32072721
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
连正兴
依托单位:
学科分类:
家畜种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
连正兴
中文摘要
布氏杆菌病是一种由布氏杆菌引起的动物源性人畜共患病,不仅给整个畜牧业造成了巨大的经济损失,也同样严重威胁着人类的健康。目前布氏杆菌的致病机制尚不明确,导致疫苗和治疗药物的开发以及抗病育种研究进展缓慢。针对此科学问题,本项目首先利用近年来兴起的CRISPR/Cas9全基因组扫描技术,在人源易感细胞系中从全基因组水平高通量筛选与布氏杆菌侵染和复制相关的宿主因子,并在羊源免疫细胞中对筛选到的关键宿主基因进一步验证;其次,构建布氏杆菌/宿主因子互作网络,阐明关键宿主因子调控布氏杆菌在宿主细胞(人和羊)内复制的分子机制;最后,基于本课题组已建立的基因编辑羊高效制备体系,创制抗布氏杆菌感染的基因编辑羊模型,并在活体水平上开展抗病能力评价。该研究将为抗布氏杆菌药物的开发和抗布病育种提供重要的靶点,也将为明晰布氏杆菌的致病机理提供重要线索,对保障人类健康及健康养殖的跨越式发展具有重要意义。
英文摘要
Brucellosis is a zoonosis caused by Brucella, which not only causes huge economic losses to the entire animal husbandry, but also seriously threatens human health. At present, the pathogenic mechanism of Brucella is still unclear, which cause the slow progress in the development of vaccines and therapeutic medicines, and research on disease resistance breeding. To address this scientific issue, we firstly use a CRISPR/Cas9 genome-wide sgRNA library to screening of the host factors related to Brucella infection and replication in human susceptible cell lines and verifying the candidate host gene in sheep-derived immune cells. Secondly, constructing a Brucella/host factors interaction network and illuminating the molecular mechanism of several key host factors regulating the replication of Brucella in host cells (human and sheep). Finally, basing on the efficient generation of genome-edited sheep system in our group, creating the anti-brucella infection genome-edited sheep model, and carrying out disease resistance evaluation. This research will provide a crucial targets for the development of anti-brucellosis drugs and disease resistance breeding. Meanwhile, the research may offer important clues that clarify the pathogenic mechanism of brucella, which is significant for protecting human health and the leap-forward development of healthy breeding.
CRISPR/Cas9全基因组打靶文库成为高效鉴定关键基因的利器,尤其在甄别病原体侵染易感细胞基因方面表现突出。本研究针对威胁羊产业和人类健康的沙门氏菌和布氏杆菌,构建了人全基因组单核巨噬细胞特异性文库,并通过筛选及高通量测序挖掘抗病宿主因子,为绵羊抗病基因研究提供了新方法:.(1)通过设置抗沙门氏菌侵染检测时间点和感染复数(Multiplicity of infection,MOI),利用荧光标记菌株结合流式细胞术,筛选抗沙门氏菌侵染的单核巨噬细胞,通过3次平行筛选和1次多轮筛选获得的抗侵染细胞进行高通量测序(Next generation sequencing,NGS),交叉筛选出了几十个与抗沙门氏菌侵染相关的基因。.(2)通过RNA-seq和RT-qPCR检测发现CCDC148、LRRK2、GTPBP8、CCDC137、CLC4、GNE、STON2、BAG、GSTM2、FBXO15、E2F7等基因表达差异显著,并集中于细胞骨架相关基因和核糖体相关通路中。.(3)通过添加LRRK2抑制剂结合流式细胞术发现,单核巨噬细胞抗沙门氏菌侵染能力显著提高,表明这该基因可作为研究沙门氏菌致病性的潜在靶点。.(4)确定抗布氏杆菌侵染检测时间点和MOI,利用荧光标记菌株结合流式细胞术,筛选出抗布氏杆菌侵染的单核巨噬细胞,进行高通量测序(NGS)。通过添加LRRK2抑制剂结合流式细胞术发现,单核巨噬细胞抗布鲁氏菌侵染能力有明显提高趋势,需要进一步构建候选基因敲除细胞系进行功能验证。.(5)以100 ng/ml的LPS刺激剂处理MSTN/FGF5双基因编辑绵羊淋巴细胞后,相较于WT绵羊组表现出更高的IFN-γ mRNA表达水平,在4小时时达到极显著差异,说明MSTN/FGF5双基因编辑绵羊具有抗布鲁氏菌潜能。.此外,本项目还对绵羊基因组编辑应用进行相应的拓展性研究。1)利用piggyBac转座子和流式分选创制了永生化绵羊胎儿成纤维细胞系;2)开发了新型CRISPR/Cas9-Gal4片段编辑器,提高编辑效率2.6倍;3)通过5’端PEG10修饰,提升同源重组修复介导的敲入效率至49%;4)优化线性DNA环化系统,提高长片段位点特异性整合效率。这些成果为疾病模型、基因治疗和农业遗传改良提供了新策略和细胞资源,为后期基因编辑羊的高效制备奠定了坚实基础。
绵羊MSTN半胱氨酸缺失造成皮下和内脏脂肪沉积差异的分子机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:连正兴
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依托单位:
LIN28A/B对鸡胚胎干细胞多能性维持与增殖分子机理研究
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批准号:31572389
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2015
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负责人:连正兴
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依托单位:
鸡胚胎干细胞全能性维持与分化的分子机制
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批准号:30871784
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2008
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负责人:连正兴
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依托单位:
鸡早期胚胎差异表达基因的筛选及其功能研究
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批准号:30471234
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2004
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负责人:连正兴
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依托单位:
同源重组敲除Myostatin基因山羊体细胞群的建立
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批准号:30170675
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项目类别:面上项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2001
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负责人:连正兴
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依托单位:
山羊Myostain基因克隆、定位及多态性分析
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批准号:39900105
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:1999
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负责人:连正兴
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依托单位:
国内基金
海外基金