稳态与应激响应

CRISPR 在稳态与应激响应中的应用

CRISPR 在稳态与应激响应中的应用

从细胞质量控制到应激适应与韧性
CRISPR 驱动的稳态与应激响应研究创新

细胞各区室感知蛋白损伤应激并与细胞核通讯,驱动转录响应。(Vihervaara et al., 2018)
(a)热休克使 HSF1 从 HSPs 释放并诱导伴侣蛋白表达;(b)氧化应激稳定 HIF1alpha;(c)内质网未折叠蛋白响应(UPR_ER)激活 IRE1、PERK 与 ATF6;(d)线粒体 UPR(UPR_MT)激活 ATF5/CHOP。组织层面 - 5-羟色胺信号、代谢状态、肿瘤进展与衰老 - 共同调控这些应激响应。

解码细胞在压力之下维持平衡的机制

细胞需要在不断波动的外部环境中持续守护一个狭窄的内部平衡区间。蛋白质稳态网络、抗氧化防御体系、细胞器质量控制系统与营养感知通路协同运作,共同感知扰动并恢复平衡。

当这些系统失效时,后果会以蛋白质异常聚集、细胞器功能障碍、代谢崩溃和慢性应激信号的形态不断累积——这正是衰老、神经退行性疾病、代谢性疾病与肿瘤的共同特征。

基于 CRISPR 的基因组编辑技术使研究者能够对稳态网络的每一个组分进行精准扰动,从而将稳态研究从观察性生理学推进为对疾病相关应激响应回路的系统性因果拆解。

CRISPR 技术正在从以下方面变革稳态与应激响应研究:

CRISPR 技术变革稳态与应激响应研究的四大能力
· 质量控制网络图谱:系统性拆解蛋白质稳态与细胞器监视系统。
· 应激通路解卷积:对氧化应激、内质网应激与遗传毒性应激响应开展功能分析。
· 代谢适应研究:研究营养感知与代谢应激下的重编程机制。
· 衰老与韧性研究:鉴定控制细胞衰老与应激耐受能力的关键因子。

艾迪基因为稳态与应激响应研究提供整合式 CRISPR 解决方案,覆盖从网络筛选、报告模型工程到功能验证的完整项目链条。

应用一:蛋白质稳态与细胞质量控制
绘制维持蛋白质组功能稳态的系统图谱

蛋白质稳态依赖蛋白质折叠、分子伴侣活性以及泛素–蛋白酶体系统与自噬通路降解的协同运作。该网络一旦崩溃,将引发以蛋白质异常聚集为特征的神经退行性疾病与衰老病理。CRISPR 可对维持蛋白质稳态的调控因子开展系统性图谱绘制。

面向蛋白质稳态调控因子的全基因组筛选
· 分子伴侣与协同伴侣网络鉴定
· 降解通路调控因子发现
· 蛋白质聚集修饰因子筛选
折叠与降解机制分析
· 泛素–蛋白酶体系统功能研究
· 分子伴侣介导的折叠与重折叠分析
· 聚集体自噬与聚集体清除研究
蛋白质稳态报告模型
· 错误折叠与聚集报告系统构建
· 应激诱导型分子伴侣报告系统
· 高通量蛋白质稳态容量检测
主要应用
· 蛋白质稳态调控因子发现
· 蛋白质聚集机制研究
· 降解通路分析
· 神经退行性疾病模型开发
艾迪基因解决方案
· 全基因组 CRISPR 筛选文库
· 应激报告细胞系构建
· sgRNA 设计与优化
· 功能性表型分析
应用二:应激响应通路分析
解卷积氧化应激、内质网应激与遗传毒性应激回路

细胞针对不同类型的威胁部署了专门的应对程序:氧化应激响应负责清除活性氧,未折叠蛋白反应负责恢复内质网平衡,热休克反应负责重折叠受损蛋白,DNA 损伤应答则守护基因组完整性。CRISPR 可对每一条通路进行拆解并开展横向比较。

氧化应激响应
· NRF2–KEAP1 通路功能分析
· 抗氧化防御调控因子筛选
· 氧化还原感知与信号研究
内质网应激与未折叠蛋白反应
· IRE1、PERK 与 ATF6 三条分支分析
· UPR 依赖的存活与凋亡抉择研究
· 内质网相关降解(ERAD)研究
遗传毒性应激与热休克响应
· DNA 损伤应答调控因子筛选
· 热休克因子与分子伴侣诱导研究
· 整合应激响应(ISR)分析
主要应用
· 氧化应激机制研究
· UPR 通路分析
· DNA 损伤应答研究
· 应激响应靶点发现
艾迪基因解决方案
· CRISPR 敲除与 CRISPRi/a 研究
· UPR 与氧化应激报告模型
· 应激通路筛选文库
· 通路功能验证
应用三:代谢与营养应激适应
解析细胞在营养压力下的重编程机制

mTOR、AMPK 等核心枢纽负责感知营养可利用性,并在合成代谢生长与分解代谢保守之间重新配置代谢网络。这一适应机制的失效既是代谢性疾病的根源,也在营养匮乏的肿瘤微环境中形成可靶向的脆弱性。CRISPR 可对代谢适应机器开展系统性图谱绘制。

营养感知网络分析
· mTOR 与 AMPK 通路功能拆解
· 氨基酸与葡萄糖感知研究
· 营养剥夺条件下的自噬诱导
代谢应激筛选
· 饥饿存活因子鉴定
· 应激状态下的代谢依赖图谱绘制
· 代谢灵活性决定因子筛选
细胞器应激协同
· 线粒体应激与线粒体自噬研究
· 溶酶体应激响应分析
· 细胞器间应激信号研究
主要应用
· 营养感知通路研究
· 代谢应激适应分析
· 细胞器应激协同研究
· 代谢脆弱性发现
艾迪基因解决方案
· 应激条件下的 CRISPR 筛选
· 代谢应激模型开发
· CRISPRa/i 筛选文库
· 功能性代谢分析
应用四:细胞衰老与应激韧性
鉴定衰老与应激耐受能力的决定因子

细胞衰老是一种稳定的增殖阻滞状态,伴随促炎性分泌表型(SASP)的出现,并随年龄增长不断累积、驱动组织功能衰退。理解衰老的触发因素与应激韧性的来源,是衰老研究的核心议题。CRISPR 筛选使这些决定因子可被系统性发现。

衰老调控因子发现
· 衰老诱导因子与抑制因子筛选
· 衰老相关分泌表型(SASP)调控因子研究
· 衰老细胞清除(senolysis)靶点发现
衰老与韧性机制
· 长寿相关基因功能分析
· 应激耐受决定因子鉴定
· 增龄性功能衰退机制研究
衰老模型工程
· 衰老报告细胞系构建
· 应激诱导的早衰模型
· 抗衰老化合物(senolytics)应答检测
主要应用
· 衰老调控因子发现
· 衰老机制研究
· 应激韧性分析
· 抗衰老靶点发现
艾迪基因解决方案
· 面向衰老因子的 CRISPR 筛选
· 衰老报告模型
· CRISPR 敲除与激活研究
· 功能验证与检测体系开发
面向稳态与应激响应研究的整合式 CRISPR 工作流

从基础发现到转化研究,艾迪基因支持完整的稳态研究流程:

研究领域 关键科学问题 CRISPR 策略 艾迪基因支持
蛋白质稳态 哪些因子维持蛋白质稳态? 全基因组筛选、基因敲除 聚集报告系统、筛选文库
应激通路 细胞如何感知并解除应激? 敲除、CRISPRi/a、报告基因敲入 应激报告模型、通路分析
代谢适应 细胞在营养应激下如何重编程? 应激下筛选、CRISPRa/i 代谢应激模型、依赖图谱绘制
衰老与老化 衰老与应激韧性由何驱动? 基因敲除、激活筛选 衰老报告系统、抗衰老检测
为何选择 艾迪基因开展稳态与应激响应 CRISPR 研究?

全链路基因组工程解决方案 —— 艾迪基因提供可靠的 CRISPR 解决方案,支持从研究构想到验证模型的完整稳态与应激响应研究。

平台优势
先进的基因编辑平台
包括 FLASH-KO™、FLASH 递送平台、Bingo™ 先导编辑、Flash-KI 精准敲入平台,满足多样化基因改造需求
专有 sgRNA 设计算法
自有 sgRNA 设计算法,持续优化靶向效率并降低脱靶风险,确保稳定可靠的编辑表现
丰富的项目经验
累计完成 3,000+ 基因编辑 CRO 项目,覆盖 400+ 种细胞类型,在细胞基因组工程领域积累深厚专业经验
全面的编辑模式
支持基因敲除、敲入及精准突变编辑,灵活应对广泛的生物学研究需求
应激报告系统与功能检测开发
具备应激报告系统与功能性检测体系开发能力,为机制研究与药物评价提供可靠工具
快速执行与灵活定制
项目执行周期短,定制化方案灵活,可在保证质量的前提下加速交付
一体化工作流程
覆盖从编辑设计到功能验证的一体化工作流,包括 sgRNA 设计、编辑、克隆筛选、测序验证及功能表征
专业的技术支持团队
超过 10 年的基因编辑经验,可从容应对从简单到复杂的各类编辑需求
以 CRISPR 之精准,加速稳态与应激响应研究新发现

从绘制蛋白质稳态与质量控制网络图谱,到解卷积氧化应激、内质网应激与遗传毒性应激通路,解码代谢适应机制,鉴定衰老与应激韧性的决定因子——艾迪基因以可靠的 CRISPR 技术赋能研究者,共同推进下一代稳态生物学研究。

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