神经科学

CRISPR在神经科学研究中的应用:

CRISPR在神经科学研究中的应用:

从神经发育机制、疾病建模到治疗靶点发现
CRISPR驱动的神经科学研究

神经退行性疾病(NDs)的病理生理学特征

Guerra-Vázquez et al., Foods, 2022

通过精准基因组编辑解码神经系统的复杂性

神经系统是人体最复杂的生物系统之一。

从神经干细胞扩增和分化,到神经元迁移、突触形成和神经环路组装,神经系统发育的每个阶段都依赖于精确协调的基因调控网络。

同时,遗传紊乱可导致广泛的神经系统疾病,包括神经发育障碍、神经退行性疾病和精神疾病。

传统方法往往难以回答关键的生物学问题:

· 哪些基因决定了神经细胞的身份和命运?
· 调控网络如何控制神经元的发育和成熟?
· 遗传变异如何导致神经系统疾病?
· 哪些基因代表了潜在的治疗靶点?

CRISPR基因组编辑技术的出现,正将神经科学研究从基于相关性的观察转变为精确的功能探究。

通过在干细胞、神经元、脑类器官和体内模型中实现靶向遗传操作,CRISPR使研究人员能够系统性地研究神经系统背后的分子机制。

CRISPR在神经科学研究中实现突破
神经发育机制发现

利用CRISPR敲除、CRISPRi和CRISPRa筛选方法,鉴定神经干细胞维持、分化、迁移和神经元成熟的关键调控因子。

脑类器官功能筛选

将人脑类器官模型与CRISPR筛选技术相结合,在生理相关的三维神经系统中研究基因功能。

精准神经系统疾病建模

通过靶向基因敲除、敲入和纠正,生成患者特异性和同基因的iPSC来源神经疾病模型。

治疗靶点发现

应用全基因组CRISPR筛选和CRISPRa/i功能方法,识别疾病相关调控因子和潜在干预靶点。

一体化研究流程

艾迪基因提供覆盖整个神经科学研究工作流程的全面CRISPR解决方案:

应用一:神经发育机制研究
系统性鉴定控制神经命运和功能的基因

神经发育是一个高度协调的过程,涉及:

神经干细胞维持 → 神经元分化 → 迁移 → 成熟 → 突触网络形成

这些过程的紊乱可导致发育异常和神经系统疾病。

CRISPR技术使研究人员能够精确扰动候选基因,并系统性确定它们在神经发育中的作用。

CRISPR通过以下方式支持神经发育研究:
全基因组功能筛选:
鉴定参与以下过程的关键调控因子:
· 神经干细胞自我更新
· 神经元分化
· 神经元成熟
· 突触形成
转录调控网络分析:
利用:
· CRISPR敲除
· CRISPR干扰(CRISPRi)
· CRISPR激活(CRISPRa)
研究转录因子和调控网络如何决定神经细胞命运。
基于人类干细胞的神经模型

结合iPSC和多能干细胞分化系统:

· 生成人类神经细胞模型
· 研究脑区特异性发育
· 验证候选基因功能
主要应用:
· 神经干细胞命运决定研究
· 神经元成熟机制研究
· 发现神经发育障碍相关基因
· 研究脑区特异性调控网络
艾迪基因解决方案:
· CRISPR KO/i/a筛选
· sgRNA文库设计与构建
· iPSC神经分化服务
· 神经基因功能验证
应用二:脑类器官模型与CRISPR高通量筛选
在人类3D神经系统中解码基因功能

由多能干细胞生成的脑类器官可重现人类大脑发育的关键特征,为研究神经系统机制和疾病提供了强大的平台。

通过将CRISPR筛选与脑类器官技术相结合,研究人员可以在复杂的人类神经环境中研究基因功能。

CRISPR脑类器官筛选的优势
人源相关研究系统

直接在人类来源的神经组织中研究基因功能,减少物种差异。

高通量功能发现

筛选数百或数千个候选基因,以识别神经发育和疾病表型的调控因子。

多组学整合

将CRISPR筛选与以下技术结合:

· 单细胞RNA测序
· 转录组学分析
· 细胞表型分析

以全面理解遗传扰动效应。

主要应用:
· 鉴定神经发育调控因子
· 研究疾病相关基因功能
· 分析神经元迁移和分化通路
· 构建基因工程脑类器官疾病模型
艾迪基因解决方案:
· 脑类器官模型开发
· CRISPR筛选策略设计
· sgRNA文库构建
· 基于NGS的筛选分析
应用三:基于iPSC的神经系统疾病建模
将患者细胞转化为精准疾病模型

诱导多能干细胞(iPSCs)使研究人员能够从患者来源的样本中生成人类神经细胞。

结合CRISPR基因组编辑,iPSC技术能够精确模拟疾病相关的遗传变化,并生成高度可控的实验系统。

CRISPR-iPSC疾病模型的优势

生成同基因疾病模型

通过:

· 基因敲除
· 基因敲入
· 突变纠正

研究人员可以创建仅在目标基因座存在差异的实验系统,从而改进疾病机制研究。

模拟多种神经系统疾病:
CRISPR工程化iPSC模型支持以下研究:
· 神经发育障碍
· 阿尔茨海默病
· 帕金森病
· ALS/FTD
· 癫痫相关疾病
生成疾病相关神经细胞类型:
艾迪基因支持分化为:
· 皮层神经元
· 多巴胺能神经元
· 小脑神经元
· 星形胶质细胞
· 小胶质细胞
主要应用:
· 疾病突变功能验证
· 神经系统疾病机制研究
· 治疗靶点识别
· 治疗策略评估
艾迪基因解决方案:
· iPSC基因组编辑
· 同基因模型生成
· 基因纠正验证
· 神经谱系分化服务
应用四:神经科学靶点发现与治疗开发
从功能基因组学到精准治疗策略

CRISPR技术不仅是疾病建模的强大工具,还能够系统性发现神经系统疾病的治疗靶点。

CRISPR功能筛选可实现
鉴定疾病调控因子:
利用:
· 全基因组CRISPR筛选
· CRISPRi筛选
· CRISPRa筛选
识别调控神经元存活、功能和疾病相关表型的基因。
治疗靶点验证:
在以下模型中评估候选靶点:
· 神经元模型
· 脑类器官
· 动物模型
以确认其生物学相关性。
开发基于基因的治疗策略:
探索:
· 基因激活方法
· 基因抑制策略
· 功能基因恢复
用于神经系统疾病的干预。
主要应用:
· 鉴定神经系统疾病靶点
· 候选基因功能验证
· 治疗策略评估
· 基因治疗方法开发
从神经机制发现到治疗转化

艾迪基因提供完整的CRISPR神经科学研究解决方案

研究领域 关键科学问题 CRISPR策略 艾迪基因解决方案
神经发育研究 哪些基因调控神经形成和成熟? CRISPR KO/i/a 筛选 神经功能基因组学筛选
脑类器官研究 疾病基因如何影响人类神经组织? CRISPR筛选 脑类器官筛选平台
疾病建模 遗传突变如何导致神经功能障碍? KI/KO/基因纠正 基于iPSC的同基因模型
靶点发现 哪些基因代表治疗机会? 全基因组筛选 功能基因组学服务
艾迪基因平台优势
为神经科学研究构建可靠基础
先进的基因组编辑平台
完整研究工作流程支持

艾迪基因提供从项目设计到验证研究模型的完整基因工程解决方案。

为什么选择艾迪基因?
神经科学细胞模型经验深厚
在神经科学相关细胞模型方面拥有深厚专业知识,可为复杂的神经学研究及药物发现项目提供定制化解决方案。
全面支持iPSC及多种神经细胞类型
提供针对iPSC来源神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞及其他神经细胞类型的全面支持,助力构建更具生理相关性的疾病模型与筛选体系。
专有sgRNA设计算法
我们的专有sgRNA设计算法针对神经基因组进行了专项优化,显著提升编辑效率并降低脱靶效应。
先进的3D生物打印辅助单克隆筛选
将前沿的3D生物打印技术与单克隆筛选相结合,提高克隆效率,加速验证编辑克隆的分离进程。
经过验证的业绩记录 — 3,000+ CRO项目
已成功完成3,000余个基因编辑CRO项目,为每一次合作带来无与伦比的可靠性及卓越执行力。
覆盖400+细胞类型的广泛经验
我们的丰富经验涵盖超过400种细胞类型,包括广泛的神经及非神经模型,可满足多样化的研究应用需求。
加速神经科学发现的未来

从理解神经发育机制到开展脑类器官功能筛选;

从构建iPSC神经系统疾病模型到发现治疗靶点——艾迪基因以精准的CRISPR解决方案赋能研究人员,揭示人类发育的原理,并加速科学发现向治疗创新的转化。

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