CRISPR/Cas是原核生物在进化过程中获得的一种免疫防御系统,用于抵抗外来遗传物质的入侵,近年来被开发成为高效的基因编辑、基因调控以及分子诊断工具.其可编程靶向机制揭开了利用该系统进行基因组操作的序幕,并允许在活性范围内实现动态调节和控制基因表达.作为现有基因修饰手段中灵活性最强和成本最低的技术之一,已被广泛应用于临床疾病治疗、工农业生产、可持续染料开发和化学品加工等领域.随着对CRISPR/Cas系统的不断深入挖掘和探索,大量研究报道了 gRNA工程改造及优化方法,包括改变间隔序列长度、调节恒定区和可变区的结构、向末端或中间延伸添加额外功能序列及化学合成修饰等,以期降低脱靶突变率,提高作用效率,充分激发CRISPR基因操纵工具在生物医学方面的潜力.基于此,本综述将介绍CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12系统中gRNA工程化设计方法及应用研究的最新进展,分析探讨了当前工程化gRNA技术面临的机遇和挑战,旨在为获得性能更加优异的gRNA提供思路和方向,从而提高利用CRISPR/Cas系统探测人类细胞基因组的能力,进一步为可编程生物学带来更多可能性.

细菌外膜囊泡(outer membrane vesicles,OMVs)是细菌在生长过程中由出芽形成的纳米球状小泡,与细菌的外膜和周质具有相似的组成,且有良好的免疫原性、自佐剂活性和易于被免疫细胞摄取的特性,已成为一种新兴的疫苗研发平台.目前,OMVs疫苗已成功应用于预防B群脑膜炎球菌,针对其他病原体的OMVs疫苗也逐步进入临床阶段.通过基因工程对细菌进行遗传改造,可提高OMVs产量,减少其内毒素毒性并呈递抗原.现就OMVs疫苗的研究进展作一概述.

基因治疗是指将遗传物质引入患者细胞，通过增强、抑制、编辑或引入目标基因以产生治疗或预防的效果。基因治疗为遗传性及获得性视网膜疾病的治疗带来了积极的影响和巨大的潜力。在不断优化基因载体的同时，各种递送方式的探索也为视网膜疾病的基因治疗带来了不同的治疗效果。目前主要采用的递送方式为视网膜下注射、玻璃体腔注射和脉络膜上腔注射；考虑到转染效率和递送方式的安全性，新兴的内界膜下注射和无创基因传递正在研究中。基因递送方式的选择对视网膜疾病基因治疗的安全性及有效性至关重要，其不仅与器械、技术发展有关，更重要的是与腺相关病毒的改造、启动子的选择以及目的基因转染的视网膜特定细胞有关。因此，应当综合考虑上述因素，根据最终基因治疗药物和特定转染细胞进行综合考虑，选择最为合适的基因递送方式。

小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞携带一套来源于精子的遗传物质，与二倍体胚胎干细胞相似，拥有干细胞的自我更新和多向分化等特性，能够在体外长期稳定地培养。重要的是，该细胞能够代替精子在注入到卵母细胞中后，产生半克隆小鼠。因其兼具干细胞和精子特性，故又被称为“人造精子”细胞或者类精子干细胞。将孤雄单倍体胚胎干细胞与CRISPR-Cas9（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9）等新型基因编辑技术结合起来，能够在细胞水平和动物个体水平进行精准、复杂和高通量的遗传改造，为基因的功能研究提供了强有力的工具。本文综述了孤雄单倍体胚胎干细胞的建立，及其在印记基因功能研究、遗传筛选、人类疾病模拟和蛋白质标签打靶等方面的应用。

目的:构建和制备以流感病毒为载体嵌合人偏肺病毒(human metapneumovirus, HMPV)抗原表位的重组病毒株。方法:利用8质粒系统共转染293 T/MDCK细胞，制备嵌合有HMPV抗原表位的重组流感病毒株。重组流感病毒株以A/PR/8/34的内部基因(PB1、PB2、PA、NP、NS、M、HA、NA)作为骨架，同时通过基因改造，将HMPV的B细胞表位插入HA基因中，将HMPV的CTL＋Th细胞表位插入到NA基因中。采用"7＋1"模式，利用反向遗传学制备重组流感病毒株。制备成功后，通过全基因组重测序，测定血凝素(HA)的活性、半数组织培养感染剂量(TCID 50)及生长曲线对重组病毒株进行评价。 结果:成功将HMPV的抗原表位插入到流感病毒基因组中，并制备出两株嵌合有HMPV表位的重组流感病毒株，分别命名为FLU/HMPV/B和FLU/HMPV/CTL＋Th，其中HA均为2 7，TCID 50分别为10 5.2/ml和10 5.0/ml。经SPF鸡胚传代3次，两株重组病毒株可稳定增殖。经全基因组测序鉴定，FLU/HMPV/B嵌合有HMPV的B细胞表位，FLU/HMPV/CTL＋Th嵌合有HMPV的CTL和Th细胞表位。生长曲线结果表明两株重组病毒株均可在鸡胚中有效复制。 结论:成功制备出两株嵌合有HMPV表位的重组流感病毒株，重组病毒株从生长特性以及遗传稳定性的结果来看，其符合继续开展下一步动物实验的要求，后续将通过小鼠实验对重组疫苗株的免疫原性以及免疫保护效果进行进一步的评价，最终为实现"一苗两用"或"一苗多用"提出新的思路，也为HMPV疫苗发展提供一种新的策略。

目的:研究麻疹病毒(measles virus，MV)沪191株载体中，外源基因插入位置对基因表达及病毒复制的影响。方法:将新型冠状病毒S1蛋白表达序列克隆至MV反基因组不同基因间隔区(N基因前、P和M基因之间、H和L基因之间)，与分别表达T7聚合酶及N、P、L蛋白的辅助质粒共转染293T细胞，转染后细胞裂解上清感染Vero细胞，以获得重组病毒。通过RT-PCR、免疫荧光法、Western blot和ELISA检测S1蛋白，并对重组病毒的增殖特性进行检测。结果:S1克隆至MV N基因前转染未得到重组病毒，克隆至P和M基因之间、H和L基因之间成功获得了重组病毒MV-M-S1、MV-L-S1，并可检测到S1蛋白的表达。MV-M-S1的S1表达量高于MV-L-S1，但病毒滴度低于MV-L-S1。结论:将外源基因插入MV基因组中不同位置，对基因表达及病毒复制将产生不同影响，为后续MV载体的改造提供了经验和参考。

在人类文明的发展历程中,园林植物一直扮演着重要角色.它们不仅能美化环境,而且是历史文化的见证者.随着科技的进步,植物遗传育种技术取得了重要突破.通过先进的遗传育种技术,能够培育出更具适应性和抗病性的优质新品种.这不仅提升了园林植物的观赏价值,还在环境保护和农业增产等方面发挥重要作用.植物遗传学将多学科进行交叉融合,为人们提供了认识自然和改造自然的重要工具.基于此,探讨园林植物遗传育种课程双语教学对于推动植物遗传学创新发展具有重要意义.

大豆作为重要的粮食作物和油料作物,在人类生产生活中扮演着十分重要的角色.近年来国内大豆供给孱弱,对外依存度过高,使国内大豆市场受到严重冲击,并给国家粮食安全带来一定隐患,因此培育优质高产的大豆品种是当前国内大豆育种的重要目标.目前,大豆中一批控制重要性状的关键基因已经被克隆和解析,为开展分子设计育种提供了重要的理论支撑.传统育种周期长、效率较低,基因编辑技术为生物育种提供了新的途径和工具,可以加速育种进程.以CRISPR/Cas9技术为代表的基因编辑技术已经快速发展成为大豆基因功能研究、改造及农艺性状遗传改良的重要工具.本文介绍了基因编辑技术的类型、特点及其在植物中的应用概况,并综述了其在大豆产量、品质、抗病、抗逆、开花期、共生固氮和育性等农艺性状研究中的最新研究进展,为开展大豆基因编辑育种提供了一定的依据和借鉴.此外,本文还探讨了基因编辑技术在大豆遗传改良中存在的问题,并对其应用前景进行了展望.

基因元件的标准化和模块化为日益复杂的遗传系统改造设计提供了参考.目的:通过探究5'-非翻译区(5'-untranslated region,5'-UTR)在大肠杆菌体内外对翻译起始调控的一致性,挖掘通用型5'-UTR序列为模块化工程增添具有良好特征的遗传元件.方法:构建包含25 nt的5'-UTR随机文库化转至大肠杆菌中,通过测量样品荧光值(Flu)和OD600来量化其体内的相对活性值;利用大肠杆菌BL21 Star(DE3)细胞抽提物进行体外蛋白质表达,通过测定样品Flu来量化体外的相对活性值;依据5'-UTR的碱基分布、最小自由能等对文库序列特征进行分析;将得到的体内外真实活性值进行相关性分析并计算皮尔逊相关系数.结果:成功构建的554个5'-UTR变体文库在体内外蛋白质表达系统中表现出中等相关性(Pearson'r=0.64);其中,相对活性值高的5'-UTR序列富含AG,并且其在体内外均呈现自身最小自由能较大,而与16S rRNA杂交的自由能较小;文库数据量大小使体内外相关性分析产生一定的波动性但较为微弱;最后,发现高活性区间内的5'-UTR序列在体内外相关性较高,并从文库中优选出3条作为通用型5'-UTR应用于代谢工程与合成生物学领域.结论:体内外蛋白质表达的中等相关性推动了体外快速表征在研究体内生物合成中的拓展与应用,筛选出的通用型5'-UTR为基因线路的遗传设计提供了选择.

以彩色卡纸为主要材料,通过折纸制作DNA双螺旋结构模型.该模型经过简单改造后可以应用于初高中生物学多种课型的课堂教学,有利于学生深入理解微观结构以及动态过程,以便突破初高中遗传学部分相应的教学重难点.