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CRISPR文库高通量筛选
全基因组 · Sub-pool亚文库

依托现货CRISPR sgRNA文库(人源/小鼠/家畜家禽/非洲绿猴/微生物等多物种,覆盖率>99%),提供全基因组/亚文库高通量筛选、Arrayed文库定制、Cas9稳转株构建与NGS+生信分析一站式服务。

全基因组还是亚文库?CRISPR筛选怎么选

总览
选择指南
核心原理
历史来源
注意事项
小知识点

什么是CRISPR混合文库筛选

CRISPR混合文库筛选(Pooled CRISPR Screening)是一种利用CRISPR-Cas9系统对成千上万个基因同时进行功能扰动(敲除/敲低/激活),再通过表型筛选和高通量测序,从全基因组或特定通路尺度上,无偏地找出"谁在影响这个表型"的高通量功能基因组学方法。

核心逻辑很直接:把编码不同sgRNA的慢病毒载体混合成一个"文库",以很低的感染复数(MOI)转导进大量细胞,让每个细胞理想情况下只携带一种sgRNA、敲除一个基因;对这群"基因型各不相同"的细胞群体施加筛选压力(比如药物处理、分选特定表型),存活/富集下来的细胞群体里,哪些sgRNA的丰度发生了显著变化,就对应哪些基因跟这个表型相关。

三种规模,分别解决什么问题

全基因组筛选

覆盖近2万个编码基因,不预设假设,适合"完全不知道哪些基因可能相关"的探索性研究,成本和数据分析复杂度也最高。

Sub-pool亚文库筛选

聚焦某个通路/某类功能基因(如细胞周期、凋亡、代谢),文库规模小、成本低、统计效力更强,适合已有一定假设范围的研究。

Arrayed定制文库

不再是"混合"而是逐孔单独排布,可以做更精细的表型读出(如高内涵成像),代价是通量远低于pooled筛选。

先想清楚一个问题:你要做正向筛选还是负向筛选?

正向筛选(Positive/Enrichment Selection):筛选压力下,相关基因被敲除的细胞会"活下来/被富集"(比如药物抗性筛选——敲掉某个基因后细胞获得耐药性)。这类筛选通常信号强、假阳性率相对可控,是CRISPR筛选里最经典的应用场景。

负向筛选(Negative/Dropout Selection):相关基因被敲除的细胞会"死亡/被耗竭"(比如寻找细胞存活必需基因)。这类筛选需要更高的文库覆盖度和更严谨的统计模型,因为信号是"丢失"而不是"富集",噪音影响更大。

提示:这个判断会直接决定后续的文库覆盖度设计、筛选时间窗口和统计分析方法选择,建议在方案设计阶段就跟技术顾问明确这一点,而不是筛选做完了才发现分析方法用错了。

该选全基因组、亚文库、还是Arrayed?

你的情况建议选择
完全不知道哪些基因可能相关,需要无偏探索全基因组筛选
已有明确的通路假设(如"应该是凋亡通路里的基因")Sub-pool亚文库筛选
预算/细胞量有限,希望用更少的细胞获得更强的统计效力Sub-pool亚文库筛选
需要单细胞水平的精细表型读出(如形态学、多指标同时读出)Arrayed定制文库
已经通过全基因组筛选拿到候选基因,需要精细验证Arrayed定制文库(二次验证)

为什么MOI要控制得很低

文库转导时,感染复数(MOI)通常控制在0.3-0.5这个区间,背后是泊松分布的数学原理:低MOI下,大部分被感染的细胞只整合了一个病毒颗粒(也就是一个sgRNA),这样才能保证"敲除了哪个基因"和"这个细胞后续表现出什么表型"之间是清晰对应的一对一关系。如果MOI过高,同一个细胞里混入多个sgRNA,筛选结果的基因型-表型对应关系就会被搞乱,数据没法正确解读。

文库覆盖度(Coverage)意味着什么

覆盖度指的是"平均每一条sgRNA对应了多少个细胞",常规建议维持在300-500倍以上(负向筛选通常需要更高)。覆盖度不够,会导致部分sgRNA因为随机丢失而在细胞群体里"消失",跟真正的生物学筛选效应混在一起,干扰后续的统计判断——这也是为什么筛选规模越大,起始所需的细胞量也要相应放大的原因。

NGS测序与富集分析怎么做

筛选结束后,从存活/分选出的细胞群体中提取基因组DNA,通过PCR扩增sgRNA区域并进行NGS测序,统计每条sgRNA在处理组与对照组之间的丰度变化。常用MAGeCK/MAGeCKFlute等标准化生信流程,识别显著富集或耗竭的sgRNA,进而定位到候选基因,并给出基因层面的排序和显著性统计。

发展历程

2014

Shalem等人与Wang等人几乎同时发表了具有里程碑意义的研究,首次证明CRISPR-Cas9可以用于构建全基因组规模的混合敲除文库,并成功用于哺乳动物细胞的功能筛选,标志着CRISPR筛选技术的正式确立。

2014-2016

GeCKO(Genome-scale CRISPR Knock-Out)等第一代主流全基因组文库相继发布并被广泛采用,同期研究者也开始系统优化sgRNA设计算法,提升敲除效率与特异性。

2016至今

Brunello等经过算法优化、脱靶更低的新一代文库陆续推出;筛选技术也从单纯的敲除,扩展到CRISPRi(干扰/敲低)、CRISPRa(激活)等多种扰动模式,应用场景从癌症耐药机制拓展到免疫、代谢、神经科学等更广泛领域。

为什么CRISPR筛选很快取代了RNAi筛选

在CRISPR技术成熟之前,大规模功能筛选主要依赖RNAi(shRNA)技术,但RNAi敲低效率不完全、脱靶效应明显,筛选结果的假阳性率一直是业内公认的痛点。CRISPR-Cas9介导的敲除是在DNA水平上造成永久性的功能缺失,敲除效率和特异性都显著优于RNAi敲低,这也是CRISPR筛选技术一经出现就迅速成为主流的核心原因。

细胞系的选择很关键

筛选用的细胞系需要满足几个条件:容易被慢病毒高效转导、生长状态稳定、能够稳定表达Cas9(或与sgRNA文库共转导)。如果目标细胞系本身转染/转导效率较低,建议提前跟技术顾问沟通评估可行性,必要时需要先做条件优化。

对照组设计不能省略

文库中通常需要包含一定比例的非靶向对照sgRNA(Non-targeting Control)和已知阳性对照基因的sgRNA,用于评估筛选窗口是否足够、数据质量是否可靠。缺少合理对照,即使拿到了"显著"的候选基因列表,也很难判断这个结果本身是否可信。

筛选窗口期与传代次数

负向筛选(dropout screening)通常需要较长的筛选窗口(数周),期间需要维持细胞传代并持续监测覆盖度,传代次数过多可能引入额外的遗传漂变噪音,这也是为什么这类筛选对实验设计和执行的严谨度要求更高。

为什么亚文库(Sub-pool)筛选反而比全基因组筛选更受欢迎?

全基因组筛选虽然“无偏”,但代价是需要更多细胞、更高测序深度、更复杂的统计分析,而且大部分基因跟你研究的表型根本无关,属于“陪跑”。如果你已经有一定的通路假设,亚文库筛选能用小得多的规模获得更强的统计效力,性价比通常更高,这也是为什么单纯冲着“全基因组”去做不一定是最优选择。

dropout screening和enrichment screening到底有什么本质区别?

本质是“看丢失”还是“看富集”的区别——enrichment(正向)筛选找的是“敲除后细胞反而活得更好/被富集”的基因,dropout(负向)筛选找的是“敲除后细胞活不下去、从群体里消失”的基因(比如寻找细胞存活必需基因)。两者需要的文库覆盖度、筛选周期和统计方法都不一样,事先想清楚要做哪一种非常重要。

CRISPRi/CRISPRa筛选和CRISPR敲除筛选是同一回事吗?

不是。经典CRISPR敲除筛选是在DNA水平造成永久性基因失活;CRISPRi(干扰)使用失活的dCas9融合抑制结构域,实现基因表达的可逆敲低;CRISPRa(激活)则反过来,用于筛选“过表达后会怎样”的基因功能,三者分别适合不同的研究问题,不能混为一谈。

筛选完成后,为什么还需要做二次验证?

混合文库筛选本质上是一次“海选”,即使统计上显著,也可能包含假阳性(比如脱靶效应、克隆效应等干扰)。业内的标准做法是用排布式(Arrayed)方式对候选基因逐个进行独立验证,确认表型可重复后,才能相对有把握地推进到下一步机制研究。

实验目的与应用场景

实验目的

当你还不确定“哪些基因参与了这个表型/通路”,需要从全基因组尺度无偏地筛选出候选基因时,CRISPR文库筛选是目前最主流的手段——回答“茫茫多个基因里,到底是谁在起作用”。

应用场景

服务内容

全基因组 / Sub-pool亚文库筛选

覆盖细胞周期、凋亡、信号转导、免疫系统等30余条特定通路亚文库,也可做全基因组无偏筛选。

Arrayed文库定制

按研究需求定制排布式文库,便于逐孔功能验证。

Cas9稳转株构建

提供Cas9稳定细胞系构建服务,为文库转导提供合格底盘细胞。

NGS测序与生信分析

文库转导后NGS测序,配合MAGeCKFlute等标准流程完成富集分析。

服务优势

现货文库覆盖广

人源/小鼠/家畜家禽/非洲绿猴/微生物等多物种现货

覆盖率>99%

均一性<10,减轻后期筛选工作量

NGS+MAGeCKFlute

标准化生信分析流程,交付可复现分析报告

Puro药筛稳转体系

具备药筛功能载体,提高转染/筛选效率

交付说明

Cas9稳转株构建约3-4周(单克隆化验证)
文库转导+筛选+NGS分析约6-10周(视筛选规模与复杂度)
交付内容:NGS检测报告、筛选结果富集分析报告;文库转导所需细胞量、MOI等参数将由技术顾问根据实验方案确认。

订购流程

1

需求沟通

提交实验方案与目标

2

方案确认

技术顾问确认工艺与周期

3

预付下单

支付不低于50%项目启动款,正式排产

4

生产质控

全流程质控留档

5

交付验收

结清尾款,完成验收

付款与验收说明

项目启动款说明

标准订单及定制/大额订单均需支付不低于合同总额的50%作为项目启动款,剩余尾款支付时限根据具体项目另行约定。

验收说明

客户收到产品或报告后,请于1个月内完成验收;如对交付结果有异议,请于此窗口期内提出,我们将在2个工作日内响应并协助处理。

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