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CRISPR Screen文库筛选

高通量基因功能研究与新型靶点发现的重要技术平台

高效精准

高通量测序/生信分析

多层级验证

In Vivo Screen/In Vitro Screen/In Silico文库筛选

应用广泛

疾病机制/药物靶点/通路
解析

数据可靠

高通量测序/生信分析

技术概述

CRISPR Screen文库筛选是目前高通量基因功能研究与新型药物靶点发现的重要技术平台。通过构建包含大量sgRNA的CRISPR文库，在全基因组或特定功能基因集合范围内，对基因功能进行系统性扰动，并结合高通量测序与生物信息学分析，筛选影响疾病表型、细胞状态及药物响应的关键调控因子。 
 

艾菱菲生物构建In Silico虚拟预测、In Vitro体外筛选、In Vivo体内验证三位一体CRISPR Screen技术体系，从计算辅助设计、细胞水平高通量筛查，到动物疾病模型中的功能验证，实现多层级、多维度的基因功能解析。
 

平台可支持疾病关键基因发现、药物作用机制解析、治疗靶点筛选及功能验证，加速基础研究成果向药物研发转化。

CRISPR-Cas9核心编辑技术原理

CRISPR-Cas9系统通过人工设计的sgRNA（single guide RNA）识别目标基因组序列，并引导Cas9蛋白精准定位至目标DNA区域。Cas9诱导DNA双链断裂后，细胞通过自身DNA修复机制产生基因编辑效果，从而实现目标基因的功能改变。基于不同实验需求，可实现：

基因敲除
（CRISPR Knock-out）

利用CRISPR-Cas9系统破坏目标基因编码区域，使其失去原有功能。

适用于：

  • 基因功能研究
  • 疾病驱动基因筛选
  • 药物敏感性相关基因发现

基因敲入
（CRISPR Knock-in）

通过同源重组或定点编辑方式，在基因组特定位点插入：外源基因；疾病相关突变；荧光标签或功能标签。

适用于：

  • 疾病模型构建
  • 蛋白定位追踪
  • 基因功能验证

基因抑制与激活
CRISPRi/CRISPRa）

利用失活型Cas9（dCas9）系统，在不切割DNA的情况下调控目标基因表达。

适用于：

  • 基因表达调控研究
  • 基因剂量效应分析
  • 复杂调控网络解析

多重基因编辑（Multiplex Editing）

通过同时导入多个sgRNA，实现多个基因同步编辑。

适用于：

  • 基因家族研究；
  • 信号通路解析；
  • 多基因协同作用研究。

In Vivo Screen

疾病模型驱动的体内功能筛选

In Vivo Screen将CRISPR文库筛选技术与动物疾病模型相结合，在更加接近疾病发生过程的生理和病理环境中研究基因功能。相比体外筛选，体内筛选能够综合考虑：免疫细胞互作；组织微环境；血管生成；药物治疗压力；细胞间竞争关系。从而发现影响疾病进展和治疗响应的关键调控因子。

技术优势

转化价值更高

在复杂体内环境中评估基因功能影响

机制解析更全面

可发现体外体系难以模拟的调控关系

转化价值更高

有助于筛选具有疾病治疗潜力的候选靶点

主要应用

肿瘤发生发展相关
基因筛选

肿瘤免疫逃逸
机制研究

免疫治疗响应相关
靶点发现

药物耐受及联合
治疗靶点筛选

四、In Vitro Screen

细胞水平高通量基因功能筛选

In Vitro Screen主要基于细胞培养体系开展，通过将sgRNA文库导入稳定表达Cas9的细胞群体中，对大量基因进行同步扰动，并结合表型筛选和NGS测序分析，发现影响细胞功能的重要调控基因。该模式具有实验条件可控、筛选周期短、通量高等特点，是基因功能研究和药物靶点初筛的重要技术策略。

技术优势

高通量筛选

支持全基因组或定制化亚库筛选

条件可控

便于研究特定刺激、药物压力或细胞状态变化

效率较高

可快速获得候选调控基因，为后续验证提供方向

主要应用

肿瘤细胞增殖与存活相关基因筛选

药物敏感性与耐药
机制研究

细胞信号通路功能解析

特定表型相关基因筛查

五、In Silico文库筛选

计算辅助文库设计与靶点预测

In Silico文库筛选基于生物信息学、多组学数据分析和算法预测，在实验开展前对候选基因、sgRNA设计及筛选策略进行优化。通过整合公开数据库、多组学信息及预测模型，可提前评估候选靶点价值，优化文库设计，提高后续实验筛选效率。

技术优势

优化筛选策略

提前筛选高价值候选基因

提高编辑效率

通过算法优化sgRNA设计，降低潜在脱靶风险

降低实验成本

支持定制化亚库设计，减少无效筛选

主要应用

CRISPR文库设计优化

候选靶点优先级排序

多组学联合靶点挖掘

多组学联合靶点挖掘

六、艾菱菲CRISPRScreen平台优势

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七、CRISPR Screen标准流程

CRISPR Screen通过基因组规模扰动与高通量测序分析，实现系统化基因功能筛查。

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八、技术应用场景

主要应用

肿瘤发生、发展及转移相关基因筛选

新型抗肿瘤药物
靶点发现

合成致死关系筛选

肿瘤免疫治疗相关机制研究

药物耐药机制解析

神经退行性疾病相关基因研究

病毒感染宿主
因子筛选

信号通路及调控
网络解析

九、文献案例

In vivo epigenetic CRISPR screen identifies Asf1a as an immunotherapeutic target in Kras-mutant lung adenocarcinoma

发表期刊：Cancer Discovery（IF=29.7）

研究设计

研究团队构建靶向524个表观遗传调控因子的定制化CRISPR文库，并在KRAS突变肺腺癌动物模型中开展体内筛选。

核心发现

Asf1a是促进肿瘤免疫逃逸的重要负调控因子

Asf1a缺失能够增强炎症性M1型巨噬细胞极化

联合抗PD-1治疗可显著增强抗肿瘤效果

联合治疗组肿瘤完全缓解率由10%提升至60%。

研究意义

体内CRISPR Screen能够在复杂肿瘤免疫微环境中发现传统体外筛选难以捕获的治疗靶点，为精准免疫治疗策略开发提供重要依据。

十、常见问题（FAQ）

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Q1：Tau P301s 小鼠与 Tg4510 等其他 tau 模型有什么区别？

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A：P301s（PS19）驱动子为 Thy1，tau表达区域更集中于前脑，发病较温和但进行性强，运动表型比Tg4510稍慢。Tg4510由CaMKIIα-tTA 驱动，具有可逆表达，但存在转基因插入导致的Fgf14基因干扰问题。因此P301s在无干扰背景的tau聚集及扩散研究中更具优势。
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Q2：为什么建议使用同窝野生型作为对照？

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A：转基因小鼠的半合子繁殖会产生阳性和野生型同窝后代，共享相同的遗传背景和母体环境，可最大程度消除批次效应、笼位效应及微生态差异，提高实验统计效力。
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Q3：该品系是否可用于tau扩散/接种实验？

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A：是。在P301s小鼠海马或纹状体内注射来自AD、CBD或PSP人脑匀浆液或重组tau纤维，会诱导注射位点周围和远端连接区域的tau病理加速传播，是tau朊病毒样传播和株系特性研究的经典模型。
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Q4：如何控制小鼠间表型变异？

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A：每批实验尽可能使用同期出生的同性别个体，且在实验开始前通过基线行为筛选淘汰运动功能已经明显受损的个体。样本量一般每组≥12–15只（考虑后期病理变异系数约20–30%）。实验报告需注明转基因表达量（如需，可通过ELISA或免疫印迹测定脑内人tau水平）作为事后分析协变量。
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Q1：SD 老年鼠从多少月龄开始算老年？

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A：通常在实验研究中，SD大鼠18月龄以上定为老龄，21–24月龄为衰老中后期，24月龄以上为高龄。不同组织器官的衰老时序有差异，具体选择需与实验终点匹配。
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Q2：SD 老年鼠最适合用于哪类研究？老年鼠和基因修饰早衰模型怎么选？

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A：最适合研究正常生理衰老及与年龄慢性进展相关的疾病（如年龄相关认知下降、肌少症、代谢综合征）。若靶向特定分子通路（如端粒功能障碍、DNA 修复缺陷），则更适合选用对应基因修饰早衰模型；若验证抗衰老药物最终有效性，SD 自然衰老模型是不可替代的金标准。