【干货分享】sgRNA设计与筛选

要实现有效的基因 点突变 基因敲入,需要设计一条切割能力强、保证HDR同源重组效率高的sgRNA。

sgRNA设计需要综合候选编辑位点的位置、GC含量及潜在脱靶风险等多方面因素进行科学评估,挑选切割效率高、特异性好的一条或多条sgRNA开展实验。

可参照以下原则设计
sgRNA 
01
常规sgRNA的设计原则
✅ GC含量尽量不低于40%
✅ 靶点内不要有连续4个T碱基
进行靶点特异性分析以减少非特异脱靶突变

02
切割位点与编辑位点的距离越近越好
插入位点或点突变位点尽可能靠近sgRNA的切割位点,以保证同源重组的效率。已有的研究表明,编辑效率与距离呈明显的单调负相关。一般而言,理想的距离是在10 bp以内。如果超过这个距离,重组效率会大大降低。

图1. 编辑效率与距离呈单调反比关系
03
设计多条sgRNA并行筛选
理论评分高≠实际细胞中表现一定最好;

建议选择2-4条候选sgRNA并行进行初筛,从中筛选出效率最佳的进行实验。

04
脱靶风险评估
由于sgRNA通过碱基互补配对引导Cas9 酶 到达目标基因位点,但基因组中可能存在序列相似区域,导致Cas9在非目标位点进行切割,从而产生“脱靶效应”,引发非预期的基因突变。

为了最大限度降低脱靶风险,可以采用以下的策略:

① 优化sgRNA设计
这是最根本的环节。利用专业软件设计sgRNA,优先选择在全基因组中唯一性高的序列,并考虑GC含量、避免连续重复序列等,从源头上提升特异性。

② 选择高保真Cas9变体
目前已开发出多种“高保真”版本的Cas9蛋白(如SpCas9-HF1、eSpCas9),这些变体对sgRNA与DNA配对的准确性要求更高,从而显著降低了容错率,有效减轻脱靶效应。

③ 改进递送方式与控制表达时间
采用瞬时转染的方式(如直接递送核糖核蛋白复合体RNP)而非使用持久表达的质粒,可以缩短Cas9/sgRNA在细胞内的作用时间,减少“误伤”机会。

④ 采用全面的脱靶检测技术
采用脱靶检测技术(如GUIDE-seq, OGM等)进行全方位评估,能够真实地反映基因编辑的安全性。
 
太阳集团城9661基因基于特有的sgRNA设计逻辑,优异的sgRNA合成和纯化技术,可为广大企业和科研客户提供sgRNA的设计和合成服务,助力基因编辑项目高效推进。

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