CRISPR/Cas9-based genome editing in mice: state of the art and future perspectives

Abstract

Mutant mice are crucial tools for understanding gene functions in vivo. Recently, generation of mouse mutants was revolutionized by rapid developement of programmable nucleases, predominantly by the CRISPR/Cas9 system. Genome editing based on introduction of CRISPR/Cas9 components into early stage mouse embyros allows fast and inexpensive generation of gene-deficient animal models, especially when compared to the traditional techniques based on modification of embryonic stem cells (ESCs). The ability of CRISPR/Cas9 to induce double-strand break (DSB) at a given location of genomic DNA enables effective gene-ablation by random modification of the coding sequences or by complete ablation of the gene. However, precise modification of the gene sequences, such as incorporation of a DNA fragment into specific loci, are still difficult to make. In this work, I present a review of CRISPR/Cas9 system, its use in production of mutant mice and possible modifications of the system to increase the efficiency of precise gene-targeting. Keywords: CRISPR/Cas9, mouse, transgenesis, homologous recombination

Mutantní myši jsou klíčové pro odhalení funkce genů in vivo. V posledních letech prošla jejich příprava revolucí díky rychlému rozvoji programovatelných nukleáz, především systému CRISPR/Cas9. Editace genomu založená na vnesení komponentů systému CRISPR/Cas9 do časných vývojových stádií myších embryí umožnila rychlou a levnou přípravu genově deficientních myších modelů, hlavně ve srovnání s tradičními metodami, založenými na modifikacích embryonálních kmenových buněk (ESCs). Schopnost systému CRISPR/Cas9 indukovat na daném místě v genomické DNA dvojvláknový zlom (DSB) umožňuje efektivní narušení správného fungování daného genu díky náhodným mutacím dané sekvence, nebo kompletním vyštěpením daného genu. Přesné modifikace, jako inkorporace fragmentu DNA do daného lokusu, nicméně pořád zůstávají obtížně proveditelné. V této práci shrnuji systém CRISPR/Cas9, jeho použití v produkci mutantních myší a jeho možné modifikace, které by vedly ke zvýšení účinnosti přesných modifikací. Klíčová slova: CRISPR/Cas9, myš, transgeneze, homologní rekombinace