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本發(fā)明公開了一種端粒酶啟動基因表達方法(Telomerase?Activating gene Expression，Tage)及其應用，該表達方法基于端粒酶可結合并延長DNA分子末端的端粒酶識別序列，合成新的端粒重復序列的特性，將端粒酶特有的生物學功能與人工轉錄因子調控細胞基因表達技術相結合，發(fā)展了Tage新方法。Tage技術在細胞中可以有效發(fā)生，人工轉錄因子可激活效應基因在端粒酶陽性細胞中的表達，效應基因的表達產(chǎn)物可有效殺滅腫瘤細胞，本發(fā)明證明Tage技術可用于殺滅腫瘤細胞，而對無端粒酶活性的細胞

一直以來，自從第二代高通量測序技術開發(fā)至今，基因組測序成本已經(jīng)降低到3000美元，我們馬上就要來到1000 dollar genome 的時代。然而從復雜冗余的基因序列中解讀出與疾病相關，與藥物相關的重要信息，已經(jīng)成為當前生物信息學已經(jīng)成為生物信息學中最重要的挑戰(zhàn)。面對該挑戰(zhàn)，程容海等人開發(fā)了一個在線的個人基因組解碼平臺（Virtual Pharmacist）。它可以支持分析目前主流的生物信息學數(shù)據(jù)格式，并且通過該軟件后臺的數(shù)據(jù)庫和算法，挖掘出個人基因組中的基因突變（Single Nucleotide Polymorphism）與藥物反應的關聯(lián)性分析。該平臺只需要用戶上傳SNP數(shù)據(jù)文件，或者是高通量測序文件便可以自動完成包括生物信息學分析，基因組信息解讀（genomic interpretation），并最終呈現(xiàn)給用戶一份詳細的，用戶友好的，關于195種藥物反應的基因檢測報告。

01.成果簡介 CRISPR/Cas9是細菌在長期演化過程中形成的一種適應性免疫防御系統(tǒng)。其工作原理是crRNA通過堿基配對與tracrRNA結合形成tracrRNA/crRNA復合物，此復合物引導核酸酶cas9蛋白在與crRNA配對的序列靶位點剪切雙鏈DNA。經(jīng)過研究，通過人工設計tracrRNA/crRNA，改造形成具有引導作用的sgRNA，可以引導Cas9蛋白在多種細胞的特定基因組位點上進行切割、修飾，并最終實現(xiàn)基因突變、插入或缺失。因此，CRISPR/Cas9系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用于基因編輯技術領域。 近年來，CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)在真核生物和原核生物中得到了廣泛的應用。在大腸桿菌等革蘭氏陰性菌中，用一個載體表達cas9基因，同時由于革蘭氏陰性菌重組效率低，需要在這個載體上表達λ-RED重組酶；在另一個載體中表達sgRNA和用于同源重組的同源臂序列。兩個載體都轉入大腸桿菌中時，sgRNA介導Cas9蛋白切割基因組上特定序列，形成雙鏈斷裂，刺激同源重組的發(fā)生，從而實現(xiàn)基因編輯。 本項成果構建了適用于鹽單胞菌的基于CRISPR/Cas9的基因編輯系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩個載體組成：第一個載體表達Cas9基因，且不需要表達λ-RED重組酶，實際操作中不再需要誘導λ-RED重組酶的表達，簡化了步驟流程；第二個載體表達sgRNA，并含有用于同源重組的同源臂序列。從而實現(xiàn)了基因編輯。本項成果的技術優(yōu)勢包括： （1）基因編輯時間由原有的20余天縮短到7-8天； （2）N個基因編輯時間由原有的N個月縮短到3+5N天； （3）無需表達λ-RED重組酶。                        圖1 鹽單胞菌TD01進行基因編輯的流程示意圖02.應用前景 本項成果可作為CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)的載體，廣泛應用于基因編輯領域。03.知識產(chǎn)權 本項成果已申請1項發(fā)明專利。04.團隊介紹 本項目為多團隊合作項目，其中一個團隊的負責人為清華大學教授，博士生導師，長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者。主要研究方向為合成生物學、微生物代謝工程、生物材料、工業(yè)生物技術。已發(fā)表國內外高水平學術論文數(shù)十篇，申請專利70余項。05.合作方式 投融資。06.聯(lián)系方式郵箱：zhangxinrui@tsinghua.edu.cn

一種家蠶滯育品種的低溫催青轉基因方法。用特殊的催青條件改變家蠶滯育品種下一代蠶卵的化性,使 特殊的催青條件下獲得的當代家蠶滯育品種蠶蛾交配，產(chǎn)下非滯育的下一代蠶卵，最后參照非滯育家蠶卵胚 胎顯微注射的轉基因方法進行轉基因，從而巧妙地突破家蠶滯育品種轉基因技術的障礙并有效制作轉基因 蠶。該方法直接采用生產(chǎn)中普遍使用的實用性家蠶滯育品種作為原始材料，可以避免漫長而煩瑣的育種過 程，直接利用轉基因技術創(chuàng)造出各種性狀優(yōu)良的新的特殊家蠶品種，可大大縮短育種的周期，節(jié)約大量的人 力和物力。一種家蠶滯育品種的早期浸酸轉基因方法，利用在蠶卵胚胎發(fā)育至胚帶形成之前的一定時間內， 即產(chǎn)卵后2個半小時之前對家蠶滯育卵進行鹽酸的浸泡處理,隨后對處理解除滯育的蠶卵進行風臺顯微注射， 催青孵化獲得的GO代家蠶的飼養(yǎng)至化蛾，它們的自交或回交產(chǎn)生G1代，通過熒光標記篩選，從而有效制作 轉基因家蠶。該方法直接采用生產(chǎn)中普遍使用的實用性家蠶滯育品種作為原始材料，可以避免漫長而煩瑣的 育種過程,直接利用轉基因技術創(chuàng)造出各種性狀優(yōu)良的新的特殊家蠶品種，可大大縮短育種的周期，節(jié)約大 量的人力和物力。

1. 痛點問題 紅球菌是具有高抗逆性（耐有機溶劑、耐高溫、耐酸堿）的特殊放線菌，日本30年前首先使用紅球菌高效催化丙烯腈水合生產(chǎn)丙烯酰胺——其聚合產(chǎn)物廣泛用于石油開采、水處理、土壤改良劑等領域——迄今為止仍是工業(yè)生物技術領域最成功的案例之一。開發(fā)紅球菌基因編輯方法，一方面可以實現(xiàn)紅球菌細胞自身性能的按需調控（如敲除副產(chǎn)物基因），解決丙烯酰胺、丙烯酸銨等酰胺、羧酸類大宗/精細化學品生產(chǎn)中的高成本和高排放問題，另一方面有望以紅球菌細胞為普適性宿主，高表達各種外源功能酶，從而實現(xiàn)重組紅球菌全細胞催化技術的普遍應用，尤其是解決手性醫(yī)藥中間體現(xiàn)有制備工藝中路線長、工藝復雜、原子經(jīng)濟性差、環(huán)境污染嚴重等各種主要問題。但是，作為一種革蘭氏陽性放線菌，紅色紅球菌存在基因組中GC含量高、基因轉化率低、非法重組嚴重等問題，基因組改造困難。目前紅色紅球菌基因組改造主要依賴于自殺質粒介導的同源重組，但自殺質粒轉化效率和單交換成功率很低，正確編輯率更低。因此，迫切需要開發(fā)高效的紅球菌基因組編輯工具。 2. 解決方案 本技術核心成果是一種基于CRISPR（成簇規(guī)律間隔短回文序列）-Cas9（DNA剪切蛋白）技術的紅色紅球菌基因組高效編輯方法。該技術通過紅色紅球菌特有啟動子及質粒元件，首先實現(xiàn)了Cas9蛋白在紅色紅球菌中的表達及切割功能；其次成功規(guī)避了紅球菌的限制修飾系統(tǒng)，將紅色紅球菌基因轉化效率提高了80多倍；接下來，又通過紅球菌重組酶的引入，顯著提高了外源基因在紅色紅球菌中的同源重組效率，最終率先成功建立紅色紅球菌的CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)基因組上目標基因的敲除、替換和改造，也可實現(xiàn)多個基因的同時敲除以及無痕疊加敲除，為紅球菌全細胞催化平臺技術開發(fā)及其在化學品綠色先進制造中的應用奠定了堅實基礎。 合作需求 開展合作開發(fā)、技術許可等，尋求有志于生物制藥、生物合成、石油開采、日化洗滌等不同應用領域進行紅球菌全細胞催化法生產(chǎn)目標產(chǎn)品的企業(yè)合作，尤其是在上述不同領域具有生產(chǎn)和銷售優(yōu)勢或經(jīng)驗的企業(yè)。

選擇標記轉基因作物已成為近年來植物基因工程技術研究的重點之一，隨著轉基因作物產(chǎn)品的商品化，轉基因植物的生物安全性受到公眾越來越多的關注，尤其是目前抗生素標記基因在植物遺傳轉化過程中的廣泛應用，使人們對這些標記基因可能帶來的潛在危害性心存疑慮，抗性標記基因的存在嚴重地阻礙了轉基因植物的商品化進程和轉化技術本身的有效性。 本項目培育的無抗生素標記基因（可視化標記基因）在建立高效、安全、規(guī)模化的轉基因作物技術體系方面取得突破，以紫色幼芽作為可視篩選標記代替抗生素篩選標記，構建了新型轉化載體

本試驗通過石蠟切片技術對湘軍金魚性腺組織進行切片觀察，發(fā)現(xiàn)9月齡的雄性湘軍金魚精巢中有大量的成熟精子，11月齡的雌性湘軍金魚卵巢中有成熟卵子。 一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 洪迪珊 湖南師范大學生命科學學院/生物科學 2018/2022 陳雨薇 湖南師范大學生命科學學院/生物技術 2018/2022 劉雨欣 湖南師范大學生命科學學院/生物科學 2019/2023 馬彤彤 湖南師范大學生命科學學院/生物科學 2019/2023 黃志嫻 湖南師范大學生命科學學院/生物科學 2018/2022 三、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務/職稱 研究方向 劉少軍 湖南師范大學生命科學學院/魚類遺傳育種 教授 魚類遺傳育種 王余德 湖南師范大學生命科學學院/魚類遺傳育種 講師 魚類遺傳育種 四、項目簡介 為探究湘軍金魚的胚胎發(fā)育過程、能育性、倍性以及Chordin A基因在湘軍金魚的雙尾性狀形成過程中的作用，本試驗通過石蠟切片技術對湘軍金魚性腺組織進行切片觀察，發(fā)現(xiàn)9月齡的雄性湘軍金魚精巢中有大量的成熟精子，11月齡的雌性湘軍金魚卵巢中有成熟卵子。試驗通過PHA體內誘導腎細胞制片法對湘軍金魚染色體數(shù)目進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其染色體數(shù)目為100條。試驗通過PCR技術獲得了Chordin A基因全長，并對其進行生物信息學分析發(fā)現(xiàn)Chordin A基因全2634 bp，其中堿基A共618個，占比23.46%、堿基C共692個，占比26.27%、堿基G共756個，占比28.70%、堿基共568個，占比21.56%。堿基“G+C”占比 54.97%，堿基“A+T”占比45.03%。試驗對湘軍金魚不同組織進行Chordin A基因的熒光定量PCR試驗，發(fā)現(xiàn)Chordin A基因在尾鰭表達量最高。項目成員在進行科學探究的同時深挖湘軍金魚經(jīng)濟價值，項目組成員多次赴雙峰縣、龍?zhí)镦?zhèn)玉坪村等地進行實地調研,我們發(fā)現(xiàn)觀賞魚行業(yè)是朝陽行業(yè)，發(fā)展迅猛；與此同時湖南省休閑漁業(yè)來勢喜人，但是觀賞魚普遍魚病高發(fā)，變異物種破壞生態(tài)等問題。本項目借助湘軍金魚這一優(yōu)質魚種，通過互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)副產(chǎn)品的銷售模式，變單一銷售模式為多形式利益聯(lián)合，拉動當?shù)氐慕?jīng)濟增長。我們與村落達成了長期合作的關系。湘軍金魚作為優(yōu)質觀賞魚備受消費者青睞。

可以量產(chǎn)/n由于香石竹是乙烯敏感植物，在其采后貯藏運輸期間需花費大量的人力物力進行保鮮處理。傳統(tǒng)的保鮮方法多采用含有乙稀抑制劑(如AVG、GVG、AOA)和乙稀拮抗劑(如AgNO3、STS、2,5-NBD)的保鮮劑，或是利用冷藏、氣調等措施，不僅成本高，效果也不盡人意，且易造成環(huán)境污染。本成果運用轉基因沉默理論，通過基因工程的方法抑制香石竹內源乙烯的生物合成，從而達到延長香石竹自然保鮮期的目的，進而達到有效調節(jié)貯運和香石竹市場供應之目的。技術水平：利用轉基因技術獲得了瓶插壽命明顯延長的香石竹切花'M

研發(fā)階段/n基于基因組定點編輯分子育種新技術及其配套軟件。　　成果簡介：本成果含有完整的基于CRISPR/Cas系統(tǒng)介導的基因組定點編輯技術，我們對基因組編輯技術切割活性和脫靶效應進行了優(yōu)化，開發(fā)了完整的sgRNA設計，sgRNA表達載體構建，細胞或在體水平基因組打靶和脫靶檢測等技術。提高基因組定點打靶效率和降低脫靶風險，為基因組定點編輯技術應用于動植物分子育種打開了新的局面。本成果擁有自主知識產(chǎn)權的基因組編輯技術配套軟件，其適用于針對不同物種基因組設計和篩選活性高，特異性強的sgRNA用于動植物分

東南大學生命科學與技術學院“發(fā)育與疾病相關基因”教育部重點實驗室林承棋和羅卓娟課題組在國際頂級期刊Science Advances雜志發(fā)表了題為ENL initiates multivalent phase separation of the Super Elongation Complex (SEC) in controlling rapid transcriptional activation的文章，闡明了有關基因轉錄延伸復合體形成及作用機制的研究工作成果。 基因轉錄是承載于DNA之上遺傳信息傳遞的首要步驟。細胞命運決定、個體發(fā)育以及疾病的發(fā)生發(fā)展決定于基因的差異性表達。林承棋教授之前的研究鑒定并發(fā)現(xiàn)，多亞基、大分子蛋白質復合物，超級轉錄延伸復合物（SEC）可通過磷酸化RNA聚合酶II等因子，讓其從暫停的狀態(tài)中釋放出來，促進下游基因進行有效的轉錄。然而，長期以來，人們困惑于細胞內膜系統(tǒng)之外的分子如何有序活動調控生命過程。 東南大學研究團隊的研究揭示了SEC介導的多價相分離在RNA聚合酶II轉錄暫停釋放中起著關鍵作用，并從全新的角度為基因快速協(xié)調性轉錄激活程序的機制探索提供了新的認識。此外，作者還發(fā)現(xiàn)在混合譜系白血病（MLL）中，SEC與MLL基因的轉位融合，可以極大促進SEC相分離，從而促進癌基因快速轉錄并維持高表達狀態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)將為SEC相關的人類疾病發(fā)病機制探索及藥物靶向篩選方案提供了新的方向與思路。 本文第一作者為東南大學生命科學與技術學院林承棋課題組博士生郭澄豪，東南大學為第一通訊單位。