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CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins)是目前最常用的基因編輯工具酶，在科研領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而在臨床方面的應(yīng)用因?yàn)槠涿摪谢钚砸欢韧磺啊Ｋㄟ^(guò)guide RNA（gRNA）與靶向DNA序列的配對(duì)，從而將Cas9錨定在靶向基因并誘導(dǎo)產(chǎn)生DNA雙鏈斷裂（DSB）。在基因編輯誘發(fā)的DSB的修復(fù)過(guò)程中，一定幾率會(huì)產(chǎn)生基因突變或者外源DNA片段的插入，從而達(dá)到基因編輯的目的。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一個(gè)好的基因編輯酶Cas9需要同時(shí)滿足高效切割靶位點(diǎn)、低脫靶活性和低染色體異常三個(gè)特點(diǎn)。目前在這三個(gè)方面，有一部分基于PCR的方法用于估算基因編輯效率，但其結(jié)果可靠性有待提高；有一些基于高通量測(cè)序的方法可以在體內(nèi)或者體外檢測(cè)基因編輯酶的脫靶活性；尚無(wú)系統(tǒng)的可定量的測(cè)量基因組異常結(jié)構(gòu)的方法。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一種新的方法，可以用來(lái)同時(shí)定量檢測(cè)Cas9編輯效率和脫靶活性以及編輯引起的染色體異常結(jié)構(gòu)，即primer-extension-mediated sequencing（PEM-seq）。這是對(duì)基因編輯和DNA損傷修復(fù)等領(lǐng)域都有巨大促進(jìn)作用的新技術(shù)。與此同時(shí)，該項(xiàng)目包括了該團(tuán)隊(duì)利用PEM-seq篩選出的一個(gè)相比于現(xiàn)有Cas9變體具有更低脫靶活性且與野生型Cas9切割效率相當(dāng)?shù)腃as9變體further enhanced Cas9 (FeCas9)。

本發(fā)明公開(kāi)了一對(duì)特異識(shí)別綿羊KRT25基因的多肽及其編碼基因和應(yīng)用。該多肽由多肽甲和多肽乙組成；所述多肽甲由16個(gè)TAL核酸識(shí)別單元組成，每個(gè)TAL核酸識(shí)別單元中具有一個(gè)雙連氨基酸；所述多肽乙由15個(gè)TAL核酸識(shí)別單元組成，每個(gè)TAL核酸識(shí)別單元中具有一個(gè)雙連氨基酸。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞或個(gè)體水平上對(duì)綿羊KRT25基因進(jìn)行敲除或修飾，以解析綿羊KRT25基因的功能、構(gòu)建綿羊KRT25基因突變庫(kù)或獲得相關(guān)疾病模型,為綿羊育種及醫(yī)藥研發(fā)服務(wù)。

哺乳動(dòng)物的胸椎數(shù)決定肋骨數(shù)，肋骨數(shù)是養(yǎng)豬生產(chǎn)中的重要經(jīng)濟(jì)性狀。除豬和羊外，幾乎所有哺乳動(dòng)物的脊椎數(shù)都是固定的，目前主流的杜洛克、長(zhǎng)白、大白豬種的肋骨數(shù)變異明顯，通常是14-16根，每增加一根肋骨，100Kg商品豬體長(zhǎng)增加200px，產(chǎn)肉量增加1%以上。因此，肋骨數(shù)的選育改良具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 項(xiàng)目組在豬7號(hào)染色體上鑒別到影響效應(yīng)大1根肋骨的基因關(guān)鍵變異位點(diǎn)，由此創(chuàng)建了新型的種豬肋骨數(shù)增加基因育種新技術(shù)，申請(qǐng)并獲得國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)，代表性論文發(fā)表于國(guó)際知名在線學(xué)術(shù)期刊PLoS one(2013,8:e20534)。

本發(fā)明提供了谷子SiASR4基因及其應(yīng)用，屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首次克隆得到與植物逆境脅迫相關(guān)的SiASR4基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，將所述基因轉(zhuǎn)化到植物中可提高植物抗逆性。本發(fā)明還提供了用于PCR擴(kuò)增及檢測(cè)SiASR4基因的特異引物對(duì)，其核苷酸序列如SEQ ID No.2?3所示；用于實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)SiASR4基因的特異性引物對(duì)，其核苷酸序列如SEQ ID No.4?5所示。本發(fā)明的SiASR4基因可用于植物抗逆新品種的培育，具有廣闊的應(yīng)用前景。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 基因治療可用于包括癌癥、艾滋病、心血管病、傳染性疾病等在內(nèi)的各種獲得性和遺傳性疾病。近幾年來(lái)核酸及基因藥物得到快速發(fā)展，已有多個(gè)核酸藥物經(jīng)FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床治療。基因治療相對(duì)其它治療方法有著若干優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也面臨著一些挑戰(zhàn)。其中，基因輸送載體對(duì)于基因治療來(lái)說(shuō)是十分關(guān)鍵。目前開(kāi)發(fā)基因輸送載體的策略主要分為病毒和非病毒介導(dǎo)的輸送系統(tǒng)。病毒載體具有非常高的輸送效率并且可以保證基因的長(zhǎng)期表達(dá)，因此是目前臨床上應(yīng)用最多的載體。但病毒載體在臨床使用過(guò)程中也暴露出了許多缺陷，這些缺陷大大限制了病毒載體的應(yīng)用。為了克服病毒載體的諸多不足，近些年來(lái)非病毒載體得到了迅速發(fā)展。這其中就包括研究最廣泛的非病毒載體聚乙烯亞胺。PEI是最好的體外轉(zhuǎn)染試劑之一并且已經(jīng)被一些研究工作者當(dāng)成聚合物類基因轉(zhuǎn)染試劑的“金標(biāo)準(zhǔn)”。 PEI的轉(zhuǎn)染效率和細(xì)胞毒性主要受其分子量、支化程度、表面電勢(shì)和粒徑的影響。隨著分子量的升高，支鏈PEI轉(zhuǎn)染效率升高；然而，細(xì)胞毒性也同時(shí)升高。為了消除或降低與PEI有關(guān)的細(xì)胞毒性，目前已經(jīng)發(fā)展出了多種不同的策略。這些策略主要包括使用直鏈高分子量PEI，用多糖、親水性聚合物（如PEG）、二硫鍵連接臂、脂質(zhì)基團(tuán)等取代或連接高分子量和低分子量的支鏈PEI市場(chǎng)上銷售的PEI分子量范圍非常廣泛，從1000 Da以下到1.6 × 103 kDa都有。 維生素E是一種脂溶性化合物，它包括生育酚和生育三烯酚，其中α-生育酚是自然界中分布最廣泛、含量最豐富并且活性最高的維生素E形式。維生素E的生物功能除了最熟知的抗氧化功能之外，還涉及酶活性的調(diào)節(jié)、基因表達(dá)調(diào)控以及神經(jīng)生物學(xué)功能等。通過(guò)消化道吸收進(jìn)入血漿的維生素E經(jīng)受體介導(dǎo)進(jìn)入肝細(xì)胞，進(jìn)入肝細(xì)胞的維生素E又在維生素E結(jié)合蛋白的運(yùn)輸下進(jìn)入肝外組織。維生素E本身的疏水性質(zhì)、豐富的生物調(diào)節(jié)功能以及其受體介導(dǎo)的肝細(xì)胞攝取方式都預(yù)示著用它來(lái)修飾PEI有助于實(shí)現(xiàn)基因的器官靶向的遞送。 因此，我們開(kāi)發(fā)了維生素E修飾的聚乙烯亞胺衍生物及其合成方法和應(yīng)用。維生素E的修飾有利于基因質(zhì)粒的包載、遞送和釋放，其毒性隨著PEI上的維生素E飾數(shù)目的增加而降低，維生素E的修飾能夠大大增加pDNA質(zhì)粒的細(xì)胞攝取后基因編碼蛋白的表達(dá)。動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明PEI衍生物可成功將pDNA質(zhì)粒輸送到小鼠的肝臟和肺臟中，該復(fù)合物（PEI/pDNA）能進(jìn)入肝臟和肺臟細(xì)胞并進(jìn)一步釋放質(zhì)粒DNA和基因表達(dá)。本成果具有聚乙烯亞胺衍生物作為基因輸送載體具有毒性低、轉(zhuǎn)染效率高和基因藥物已釋放等優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì) 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)包括北京大學(xué)藥學(xué)院湯新景教授，以及課題博士后和研究生組成。湯新景教授為天然藥物及仿生藥物國(guó)家實(shí)驗(yàn)室PI，國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)青、教育部青年長(zhǎng)江學(xué)者和新世紀(jì)人才。應(yīng)用范圍 該項(xiàng)目可用于核酸基因藥物的包載和遞送材料，實(shí)驗(yàn)研究中的基因遞送試劑盒等。項(xiàng)目階段 目前該項(xiàng)目處于臨床前研究（動(dòng)物研究階段）。知識(shí)產(chǎn)權(quán) 已申請(qǐng)專利（201610802130.6），北京大學(xué)為唯一專利權(quán)人。合作方式 技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)許可、技術(shù)入股、共同開(kāi)發(fā)等。

基因治療可用于包括癌癥、艾滋病、心血管病、傳染性疾病等在內(nèi)的各種獲得性和遺傳性疾病。近幾年來(lái)核酸及基因藥物得到快速發(fā)展，已有多個(gè)核酸藥物經(jīng)FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床治療。基因治療相對(duì)其它治療方法有著若干優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也面臨著一些挑戰(zhàn)。其中，基因輸送載體對(duì)于基因治療來(lái)說(shuō)是十分關(guān)鍵。目前開(kāi)發(fā)基因輸送載體的策略主要分為病毒和非病毒介導(dǎo)的輸送系統(tǒng)。病毒載體具有非常高的輸送效率并且可以保證基因的長(zhǎng)期表達(dá)，因此是目前臨床上應(yīng)用最多的載體。但病毒載體在臨床使用過(guò)程中也暴露出了許多缺陷，這些缺陷大大限制了病毒載體的應(yīng)用。為了克服病毒載體的諸多不足，近些年來(lái)非病毒載體得到了迅速發(fā)展。這其中就包括研究最廣泛的非病毒載體聚乙烯亞胺。PEI是最好的體外轉(zhuǎn)染試劑之一并且已經(jīng)被一些研究工作者當(dāng)成聚合物類基因轉(zhuǎn)染試劑的“金標(biāo)準(zhǔn)”。 PEI的轉(zhuǎn)染效率和細(xì)胞毒性主要受其分子量、支化程度、表面電勢(shì)和粒徑的影響。隨著分子量的升高，支鏈PEI轉(zhuǎn)染效率升高；然而，細(xì)胞毒性也同時(shí)升高。為了消除或降低與PEI有關(guān)的細(xì)胞毒性，目前已經(jīng)發(fā)展出了多種不同的策略。這些策略主要包括使用直鏈高分子量PEI，用多糖、親水性聚合物（如PEG）、二硫鍵連接臂、脂質(zhì)基團(tuán)等取代或連接高分子量和低分子量的支鏈PEI市場(chǎng)上銷售的PEI分子量范圍非常廣泛，從1000 Da以下到1.6 × 103 kDa都有。 維生素E是一種脂溶性化合物，它包括生育酚和生育三烯酚，其中α-生育酚是自然界中分布最廣泛、含量最豐富并且活性最高的維生素E形式。維生素E的生物功能除了最熟知的抗氧化功能之外，還涉及酶活性的調(diào)節(jié)、基因表達(dá)調(diào)控以及神經(jīng)生物學(xué)功能等。通過(guò)消化道吸收進(jìn)入血漿的維生素E經(jīng)受體介導(dǎo)進(jìn)入肝細(xì)胞，進(jìn)入肝細(xì)胞的維生素E又在維生素E結(jié)合蛋白的運(yùn)輸下進(jìn)入肝外組織。維生素E本身的疏水性質(zhì)、豐富的生物調(diào)節(jié)功能以及其受體介導(dǎo)的肝細(xì)胞攝取方式都預(yù)示著用它來(lái)修飾PEI有助于實(shí)現(xiàn)基因的器官靶向的遞送。 因此，我們開(kāi)發(fā)了維生素E修飾的聚乙烯亞胺衍生物及其合成方法和應(yīng)用。維生素E的修飾有利于基因質(zhì)粒的包載、遞送和釋放，其毒性隨著PEI上的維生素E飾數(shù)目的增加而降低，維生素E的修飾能夠大大增加pDNA質(zhì)粒的細(xì)胞攝取后基因編碼蛋白的表達(dá)。動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明PEI衍生物可成功將pDNA質(zhì)粒輸送到小鼠的肝臟和肺臟中，該復(fù)合物（PEI/pDNA）能進(jìn)入肝臟和肺臟細(xì)胞并進(jìn)一步釋放質(zhì)粒DNA和基因表達(dá)。本成果具有聚乙烯亞胺衍生物作為基因輸送載體具有毒性低、轉(zhuǎn)染效率高和基因藥物已釋放等優(yōu)點(diǎn)。

中試階段/n該項(xiàng)目利用該室自己分離鑒定篩選到的增殖滴度高、免疫原性好的鄂A地方標(biāo)準(zhǔn)毒株，采用基因工程與病毒分子生物學(xué)的方法與原理，構(gòu)建了6株基因缺失重組病毒，其中TK-/gG-/LacZ+已按新獸藥證書的要求，完成了中試與區(qū)域試驗(yàn)，經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和中試應(yīng)用證明該產(chǎn)品在產(chǎn)生抗體的時(shí)間和保護(hù)效果優(yōu)于目前的國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品。克隆、鑒定、測(cè)序，在原核大腸桿菌、真核酵母和桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)了gG和gE兩個(gè)基因，用其表達(dá)產(chǎn)物建立了gG-ELISA（酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)）、gE-ELISA、gG-LAT（乳膠凝集試驗(yàn)）和

形成了具有中國(guó)自身特色的材料基因工程數(shù)據(jù)共享平臺(tái)技術(shù)，并據(jù)此建成便捷實(shí)用的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)。基于材料基因工程思想，在國(guó)家“863”計(jì)劃（2015AA034201）支持下，建設(shè)國(guó)家材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng) 2.0 版。2017 年 5 月完成建設(shè)并實(shí)現(xiàn)上線運(yùn)行訪問(wèn)，滿足材料基因工程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理需要（http://www.materdata.cn/）。該平臺(tái)同時(shí)承擔(dān)國(guó)家“863”計(jì)劃和北京市科技支撐計(jì)劃材料基因工程項(xiàng)目（D16110300240000）的數(shù)據(jù)匯交任務(wù)。材料基因工程數(shù)據(jù)共享平臺(tái)于2018年4月3日在北京舉辦的“863”課題驗(yàn)收會(huì)議上成功驗(yàn)收，并得到專家認(rèn)可。專家委員會(huì)主席秦高梧教授認(rèn)為：初步構(gòu)建了材料基因工程數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的框架，具有查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、下載以及對(duì)接數(shù)據(jù)挖掘等功能；初步形成了集熱力學(xué)計(jì)算、動(dòng)力學(xué)計(jì)算、有限元模擬、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的多層次跨尺度一體化設(shè)計(jì)方法。為滿足該平臺(tái)的數(shù)據(jù)匯交和數(shù)據(jù)共享，開(kāi)發(fā)了材料科學(xué)數(shù)據(jù)DOI 注冊(cè)軟件[MaterDataDOI] v1.0，并獲得了該軟件的著作權(quán)（北京科技大學(xué)，2017SR056658）。除公益性數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)共享服務(wù)外，同時(shí)面向鋼鐵、有色等行業(yè)，提供定向資源共享以及專題性定制服務(wù)，探索公益性共享與定向服務(wù)數(shù)據(jù)共享機(jī)制和方式。

本發(fā)明的心房肽基因轉(zhuǎn)染細(xì)胞微囊，涉及醫(yī)藥中的基因制品。旨在解決心房肽基因治療疾病帶來(lái)的免疫耐受、安全、使用時(shí)間和劑量限制等問(wèn)題。本發(fā)明的微囊在中空的聚己內(nèi)酯微囊或聚氨酯微囊中包被人類心房肽基因編碼序列轉(zhuǎn)染永生化細(xì)胞，上述聚己內(nèi)酯微囊或聚氨酯微囊的囊體上的孔徑為5-10nm，人類心房肽基因編碼序列是人ANPcDNA(CANP)編碼全部序列，即核苷酸1到456。永生化細(xì)胞是CHO細(xì)胞、COS細(xì)胞、EVC304人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、3T3TK成纖維細(xì)胞和人胚肺細(xì)胞中的一種。本發(fā)明的微囊適用于植入人體，能長(zhǎng)時(shí)間不斷地釋放人類心房肽，治療高血壓、心力衰竭、腎功能不全等疾病。

在抑制 ras 原癌基因過(guò)表達(dá)中應(yīng)用和在制備由 ras 原癌基因過(guò)表 達(dá)導(dǎo)致的腫瘤藥物中應(yīng)用。本方法提供的產(chǎn)品毒性低，抑制 ras 基因 通路過(guò)度激活的效果更好。