生成CRISPR / Cas9媒介1アレル欠失マウス胚性幹細胞でエンハンサー機能を研究するために、

転写調節エレメントは、異常な遺伝子発現²に起因する疾患をもたらし得る発展¹およびこれらの要素の変更時の遺伝子発現の時空間微調整のために重要です。ゲノムワイド関連解析により同定された多くの疾患関連領域は非コード領域にあり、転写エンハンサー^3-4の機能を備えています。エンハンサーを特定し、彼らはしばしば、数キロベース離れて、彼らが調節する遺伝子から位置しており、組織特異的様式^5-6で活性化することができるように複雑である調節する遺伝子とそれらをマッチング。エンハンサー予測は一般にヒストン修飾マーク、メディエーターコヒーシン複合体に基づいており、細胞型特異的転写因子^7-10の結合されています。予測エンハンサーの検証は、ほとんどの場合、エンハンサーは、レポーター遺伝子^11-12の発現を活性化するベクトルベースのアッセイを介して行われます。これらのデータは、Vを提供します推定されるエンハンサー配列の規制の可能性についてaluable情報が、それらの内因性のゲノムのコンテキストでそれらの機能を明らかにするまたはそれらが調節する遺伝子を特定するものではありません。ゲノム編集が機能喪失分析によってそれらの内因性コンテキスト内の転写調節エレメントの機能を研究するための強力なツールとして機能します。

ゲノム編集、すなわち、CRISPR / Cas9ゲノム編集システムにおける最近の進歩は、ゲノム機能の研究を促進します。 CRISPR / Cas9システムは使いやすく、多くの生物学的システムに適応可能です。 Cas9タンパク質は、ガイド^{RNA（gRNA）13}によるゲノムの特定部位に標的化されます。 SpCas9 / gRNA複合体はprotospacer隣接モチーフ（PAM）シーケンス、NGG ^14-15に5 'である必要があり、その標的ゲノム配列のためのゲノムをスキャンします。そのターゲットにgRNA、gRNAに相補的な20ヌクレオチド（nt）の配列の塩基対形成は、doublその結果SpCas9ヌクレアーゼ活性を活性化します電子鎖切断（DSB）PAM配列の上流の3bp。特異性はgRNAシード領域における完全な塩基対形成を介して達成され、6月12日は、PAMに隣接NT;逆に、シードのミスマッチが5 'は通常^16-17を許容しています。導入されたDSBは、いずれかの修理非相同末端結合（NHEJ）DNA修復または相同性によって中断されることが標的部位で数塩基対の修復を（HDR）mechanisms.NHEJのDNA修復がしばしば挿入/削除を作成します（インデル）向けることができます遺伝子のオープンリーディングフレーム（ORF）。関心領域に隣接するゲノム2 gRNAs、より大きな欠失を生成するために^{、18〜19を}使用することができます。このアプローチは、従来のエンハンサー^9,18,20-22よりも大きい遺伝子座制御領域または超エンハンサーにクラスタ化転写エンハンサーの研究のために特に有用です。

1アレルの欠失は、転写のシス -regulationを研究するための貴重なモデルです。観察チャンエンハンサーの1アレル削除後の転写レベルでの電子は、両方の対立遺伝子の転写は、細胞の適応に影響を与える潜在的影響を受けているときに発生する可能性の交絡効果のない遺伝子調節におけるそのエンハンサーの役割と相関します。発現低下を評価する野生型対立遺伝子から削除を区別する能力なしには困難です。さらに、2つの対立遺伝子を識別する能力なしに各対立遺伝子に欠失を遺伝子型決定することは、特にPCRにより全体の野生型領域を増幅することは困難である1メガビット^23> 10キロバイトの大きな欠失のために、困難です。 ハツカネズミのcastaneusと交差ハツカネズミ ¹²⁹によって生成されたF1 ES細胞の使用は、二つの対立遺伝子は、対立遺伝子特異的PCR ^18,24によって区別されることを可能にします。これらの細胞におけるハイブリッドゲノムは、対立遺伝子特異的欠失スクリーニングおよび発現分析を容易にします。平均的にSNPは、これら2つのゲノムの間のすべての125bpがあります発現および遺伝子型決定のためのプライマーの設計に柔軟性を提供する分析します。 1つのSNPの存在は、プライマーの融解温度（T _m）に影響し、二つの対立遺伝子²⁵の識別を可能にするリアルタイム定量PCR（定量PCR）増幅に特異性を標的とすることができます。さらに、プライマーの3 '末端内のミスマッチが大きく、望ましくない対立遺伝子ターゲット²⁶の増幅を防止するプライマーから伸長するDNAポリメラーゼの能力に影響を与えます。 CRISPR / Cas9ゲノム編集システム（ 図1）を使用して、1より大きいκBの対立遺伝子特異的エンハンサーの欠失、およびその後の発現解析のためにF1 ES細胞の使用は、以下の手順で説明します。

シス -regを 研究するためにCRISPR / Cas9を使用して、図1エンハンサーの削除遺伝子発現のピュレーション。 ハツカネズミ ¹²⁹とハツカネズミのcastaneus間の交差によって生成された（A）F1 ES細胞は、対立遺伝子特異的欠失を可能にするために使用されます。 （B）2ガイドRNA（gRNA）は、エンハンサー領域の大Cas9媒介性欠失を誘導するために使用されます。 （C）プライマーセットは、大モノおよび二対立遺伝子の欠失を同定するために使用されます。オレンジ色のプライマーは内側プライマーである、紫色のプライマーは、外部プライマーであり、緑のプライマーはgRNAフランキングプライマーです。遺伝子発現の（D）の変更は、対立遺伝子特異的定量PCRを使用して監視しています。 RFUは相対蛍光単位を示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。