CRISPR 유전체 편집의 NGS
CRISPR 유전체 편집 기술
CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 유전체 편집은 프로그래밍 가능한 RNA가 뉴클레아제(예: Cas9)를 유전체의 특정 위치로 표적화하는 혁신적인 방법입니다.1,2 CRISPR-Cas9 기술을 통해 유전적 요소를 돌연변이(mutation), 침묵(silencing), 유도(induction) 또는 대체(replacement)할 수 있는 속도와 간소성 및 정확성으로 인해 전 세계 연구 커뮤니티에서 CRISPR 기술이 널리 도입되었습니다.
전장 유전체 시퀀싱으로 CRISPR 표적이탈효과를 분석하는 것부터 표적 시퀀싱으로 CRISPR 제거와 기타 편집을 확인하는 것에 이르기까지 유전체 편집 워크플로우의 다양한 단계에서 차세대 시퀀싱(next-generation sequencing, NGS)을 사용할 수 있습니다. 그런 다음 해당 유전자 편집의 기능적 영향을 평가하기 위해 RNA 시퀀싱을 사용한 메틸레이션 분석과 유전자 발현 프로파일링 같은 애플리케이션을 사용하여 후속 연구를 진행할 수 있습니다.
CRISPR 유전체 편집의 애플리케이션
CRISPR-Cas9 기술의 애플리케이션은 기초 및 임상 연구, 치료, 신약 개발, 농업 및 환경 분야에서 확인되었습니다. 임상 연구는 겸상적혈구병, 암, AIDS, 헌팅턴병, 뒤시엔 근이영양증 등과 같은 질환에서 CRISPR의 활용 가능성을 보여주었습니다.
CRISPR 유전체 편집을 통해 연구자들은 유전자 변형 세포주와 동물 모델을 빠르고 정확하게 생성할 수 있습니다. 유전자 제거(gene knockout)와 유전자 삽입(gene knock-in)을 생성하는 것 외에도 연구자들은 CRISPR 기술을 사용하여 유전자 서열을 변경하지 않고 간섭(CRISPRi) 또는 활성화(CRISPRa)를 통해 유전자 발현을 조절할 수 있습니다. 관련 표를 통해 자세히 알아보실 수 있습니다.
CRISPR 유전자 제거 및 기타 편집 확인
CRISPR 유전체 편집 실험을 통해 혼합 세포군이 만들어지며, 작은 부분집합만 원하는 편집이 이루어집니다. 연구자들은 원하는 CRISPR 유전자 제거 또는 표적 돌연변이가 있는 세포를 결정해야 합니다. 편집을 평가하기 위한 현행 방법에는 절단 assay, PCR, 생어 시퀀싱, NGS가 포함됩니다. 추가 정보는 관련 표를 확인하세요.
NGS는 전 범위의 변형에 걸쳐 고해상도로 정성적, 정량적 정보를 모두 제공하고 모든 처리량 요구 사항을 충족하며 표적이탈효과를 모니터링하는 데 사용할 수 있는 유일한 분석법입니다.7 NGS 기반 표적 시퀀싱은 변형 대상 영역에 집중하여 CRISPR 유도 편집을 확인하는 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.
표적 시퀀싱에 대해 더 알아보기
NGS를 사용한 CRISPR 표적이탈 분석
CRISPR/Cas9 기술의 성공적인 구현에는 표적이탈효과, 즉 의도한 표적 외 부위의 의도하지 않은 변형을 식별하고 이를 줄이기 위한 전략이 포함되어야 합니다. RNA 특이성을 평가하고 표적이탈 부위를 예측하는 계산 방법은 유전체 편집 실험 중에 일반적으로 사용됩니다.
온라인 도구와 웹 기반 알고리즘은 "표적이탈 분석 도구" 표와 같이 일반에 공개되어 있습니다. 그러나 NGS 기반 전장 유전체 시퀀싱(whole-genome sequencing, WGS)과 같은 유전체 차원의 분석은 예측 알고리즘을 벗어날 수 있는 표적이탈 부위를 발견하는 데 종종 필요합니다.8
WGS에 대해 더 알아보기
표적이탈효과를 분석하는 방법
CRISPR 표적이탈 절단 부위를 검출하기 위한 유전체 차원의 NGS 접근 방식에는 세포 기반 assay(생세포 또는 고정 세포 내)와 체외 assay가 포함됩니다. 각 분석 방법에는 장점과 한계가 모두 있습니다. 자세한 내용은 분석법 비교표를 확인하세요.
주요 CRISPR-Cas9 유전체 편집 콘텐츠
Genome Editing and CRISPR-Cas9: Podcast Episode 32
Columbia University의 Sam Sternberg 박사가 생물학과 CRISPR 및 유전자 편집의 영향에 대해 논의합니다.
지금 들어보기
CRISPR-Cas9: Genome Engineering Made Simple
Illumina Scientific Affairs 팀이 CRISPR-Cas9 기술의 애플리케이션에 대한 주요 논문을 요약합니다.
비디오 보기
Long Non-Coding RNAs and Cancer
연구자들은 생체표지자 발견부터 암 특이적 lncRNA(long non-coding RNA)를 침묵시키기 위한 CRISPR 및 siRNA(small interfering RNA) 기반 접근법에 이르는 최근의 암 관련 lncRNA 연구에 대해 논의합니다.
인터뷰 읽어보기CRISPR 유전체 편집의 기능적 영향 평가
과학자들은 편집된 시퀀스가 유전자의 구조와 기능에 미치는 영향을 판단하기 위해 방대한 시퀀싱 분석법을 사용할 수 있습니다. 유전자 편집의 기능적 효과를 연구하는 데 일반적으로 사용되는 몇 가지 분석법은 다음과 같습니다.
단일세포 RNA-Seq
CRISPR 변형 후 세포군을 선별 검사하여 수천 개의 개별 세포에서 동시에 많은 유전자의 유전자 조절 영향을 확인하세요.
RNA 시퀀싱
전사체(transcriptome) 전체 또는 유전자/유전자군의 발현에 돌연변이가 미치는 영향을 평가하세요.
ChIP-Seq
유전체 편집이 DNA-단백질 결합에 미치는 영향을 확인하세요.
메틸레이션 시퀀싱
돌연변이가 메틸레이션과 크로마틴 리모델링에 미치는 다운스트림 영향을 연구해 보세요.
주요 제품
NextSeq 1000 & 2000 Systems
Groundbreaking benchtop sequencers allow you to explore new discoveries across a variety of current and emerging applications, with higher efficiency and fewer restraints.
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Illumina Stranded mRNA Prep
A simple, scalable, cost-effective, rapid single-day solution for analyzing the coding transcriptome leveraging as little as 25 ng input of standard (non-degraded) RNA.
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TruSeq ChIP Library Preparation Kit
Simple, cost-effective chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-Seq) DNA library preparation, with master mixes and robust multiplex capabilities.
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TruSeq Methyl Capture EPIC Library Prep Kit
This kit combines next-generation sequencing with epigenetic insights to accelerate biomarker discovery and understand methylation’s role in gene regulation.
Learn More유전체 편집에서 NGS의 활용 증가
CRISPR 편집의 고해상도 표적적중/표적이탈 평가와 기능 분석 외에도 CRISPR 유전체 편집 워크플로우의 추가 단계에서 NGS를 통합할 수 있습니다.
초기 설계 단계에서 유전자좌 또는 유전체(참조 유전체가 없는 종의 경우)의 재시퀀싱은 RNA 선택에 도움이 될 수 있습니다. CRISPR-Cas9/가이드 RNA 구조를 클로닝하는 과정에서 생성된 플라스미드의 재시퀀싱은 특히 대규모 플라스미드 라이브러리를 사용한 고처리량 실험에서 CRISPR 전달 벡터의 신속하고 신뢰도 높은 검증을 제공할 수 있습니다.
유전체학, CRISPR, 그리고 미래에 대한 Francis deSouza의 강연
Illumina, Inc.의 President 및 CEO인 Francis deSouza가 콜로라도의 Aspen Ideas: Health 무대에 올라 유전체학이 의료 전반에 미치는 영향과 더 많은 사람들에게 더 빨리 혜택을 제공해야 한다는 시급성을 주제로 청중에게 강연했습니다.
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관련 솔루션
농업유전체학
간소하고 비용이 저렴한 CRISPR-Cas9 기술은 대량 상품 종에서 농업적으로 중요한 더 넓은 범위의 다양한 종에 이르기까지 작물의 유전자 편집을 확장할 수 있습니다.
농업유전체학에 대해 더 알아보기암 연구
빠르고 간소한 CRISPR-Cas9 기술은 암 모델의 개발과 새로운 면역치료 표적 및 전략의 발견을 촉진할 수 있습니다.
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정밀한 CRISPR-Cas9 유전체 편집 기술은 질병 병리를 연구하기 위해 인간 복합 질환의 세포 및 동물 모델 개발을 촉진할 수 있습니다.
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빠르고 간소하며 비용이 저렴한 CRISPR-Cas9 유전자 편집은 유전자 제거(gene knockout) 및 형질전환 모델 개발에서 세포 및 분자생물학에 혁명을 일으켰습니다.
세포 및 분자생물학 연구에 대해 더 알아보기
참고 문헌
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