CRISPR-Cas9 基因编辑:原理、sgRNA 设计与修复途径
2026/7/20技术

技术原理
CRISPR-Cas9 是目前最广泛使用的基因编辑工具之一,源自细菌适应性免疫系统。其核心由两部分组成:
- Cas9 蛋白:一种核酸内切酶,负责切割 DNA
- sgRNA(单链向导 RNA):由 crRNA 与 tracrRNA 融合而成,负责识别靶位点
工作流程
- sgRNA 的 20 nt 引导序列与目标 DNA 互补配对
- Cas9 蛋白识别 PAM 序列(NGG)并解开 DNA 双链
- Cas9 在 PAM 上游 3 bp 处切割 DNA,形成双链断裂(DSB)
- 细胞通过 NHEJ(非同源末端连接) 或 HDR(同源定向修复) 修复损伤
sgRNA 设计要点
- GC 含量控制在 40%–60%
- 避免连续 4 个以上相同的碱基(poly-T)
- 优先选择靶基因起始密码子附近
- 使用在线工具(如 Benchling、CRISPOR)评估脱靶风险
修复途径选择
| 修复途径 | 适用场景 | 特点 |
|---|---|---|
| NHEJ | 基因敲除 | 效率高,产生 indel |
| HDR | 精准插入/替换 | 效率较低,需提供供体模板 |
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