AM
Alejandro Méndez‐Mancilla
Author with expertise in Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPR-associated proteins
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
7
(100% Open Access)
Cited by:
320
h-index:
10
/
i10-index:
10
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Massively parallel Cas13 screens reveal principles for guide RNA design

Hans‐Hermann Wessels et al.Mar 16, 2020
Type VI CRISPR enzymes are RNA-targeting proteins with nuclease activity that enable specific and robust target gene knockdown without altering the genome. To define rules for the design of Cas13d guide RNAs (gRNAs), we conducted massively parallel screens targeting messenger RNAs (mRNAs) of a green fluorescent protein transgene, and CD46, CD55 and CD71 cell-surface proteins in human cells. In total, we measured the activity of 24,460 gRNAs with and without mismatches relative to the target sequences. Knockdown efficacy is driven by gRNA-specific features and target site context. Single mismatches generally reduce knockdown to a modest degree, but spacer nucleotides 15–21 are largely intolerant of target site mismatches. We developed a computational model to identify optimal gRNAs and confirm their generalizability, testing 3,979 guides targeting mRNAs of 48 endogenous genes. We show that Cas13 can be used in forward transcriptomic pooled screens and, using our model, predict optimized Cas13 gRNAs for all protein-coding transcripts in the human genome. Design of optimal guide RNAs for Cas13d-mediated RNA knockdown is enabled by computational modeling of large-scale screening data.
0
Citation297
0
Save
1

Scalable pooled CRISPR screens with single-cell chromatin accessibility profiling

Noa Liscovitch‐Brauer et al.Nov 20, 2020
Abstract Pooled CRISPR screens have been used to identify genes responsible for specific phenotypes and diseases, and, more recently, to connect genetic perturbations with multi-dimensional gene expression profiles. Here, we describe a method to link genome-wide chromatin accessibility to genetic perturbations in single cells. This scalable, cost-effective method combines pooled CRISPR perturbations with a single-cell combinatorial indexing assay for transposase-accessible chromatin (CRISPR-sciATAC). Using a human and mouse species-mixing experiment, we show that CRISPR-sciATAC separates single cells with a low doublet rate. Then, in human myelogenous leukemia cells, we apply CRISPR-sciATAC to target 21 chromatin-related genes that are frequently mutated in cancer and 84 subunits and cofactors of chromatin remodeling complexes, generating chromatin accessibility data for ~30,000 single cells. Using this large-scale atlas, we correlate loss of specific chromatin remodelers with changes in accessibility — globally and at the binding sites of individual transcription factors. For example, we show that loss of the H3K27 methyltransferase EZH2 leads to increased accessibility at heterochromatic regions involved in embryonic development and triggers expression of multiple genes in the HOXA and HOXD clusters. At a subset of regulatory sites, we also analyze dynamic changes in nucleosome spacing upon loss of chromatin remodelers. CRISPR-sciATAC is a high-throughput, low-cost single-cell method that can be applied broadly to study the role of genetic perturbations on chromatin in normal and disease states.
1
Citation7
0
Save
30

Transcriptome-wide Cas13 guide RNA design for model organisms and viral RNA pathogens

Xinyi Guo et al.Aug 21, 2020
Abstract CRISPR-Cas13 mediates robust transcript knockdown in human cells through direct RNA targeting. Compared to DNA-targeting CRISPR enzymes like Cas9, RNA targeting by Cas13 is transcript- and strand-specific: It can distinguish and specifically knock-down processed transcripts, alternatively spliced isoforms and overlapping genes, all of which frequently serve different functions. Previously, we identified optimal design rules for Rfx Cas13d guide RNAs (gRNAs), and developed a computational model to predict gRNA efficacy for all human protein-coding genes. However, there is a growing interest to target other types of transcripts, such as noncoding RNAs (ncRNAs) or viral RNAs, and to target transcripts in other commonly-used organisms. Here, we predicted relative Cas13-driven knock-down for gRNAs targeting messenger RNAs and ncRNAs in six model organisms (human, mouse, zebrafish, fly, nematode and flowering plants) and four abundant RNA virus families (SARS-CoV-2, HIV-1, H1N1 influenza and MERS). To allow for more flexible gRNA efficacy prediction, we also developed a web-based application to predict optimal gRNAs for any RNA target entered by the user. Given the lack of Cas13 guide design tools, we anticipate this resource will facilitate CRISPR-Cas13 RNA targeting in common model organisms, emerging viral threats to human health, and novel RNA targets.
30
Citation6
0
Save
0

Principles for rational Cas13d guide design

Hans‐Hermann Wessels et al.Dec 28, 2019
Abstract Type VI CRISPR enzymes have recently been identified as programmable RNA-guided, RNA-targeting Cas proteins with nuclease activity that allow for specific and robust target gene knock-down without altering the genome. However, we currently lack information about optimal Cas13 guide RNA designs for high target RNA knock-down efficacy. To close this gap, we conducted four massively-parallel Cas13 screens targeting the mRNA of a destabilized green fluorescent protein (GFP) transgene and CD46, CD55 and CD71 cell surface proteins in human cells. In total, we measured the activity of 24,460 guide RNA including 6,469 perfect match guide RNAs and a diverse set of guide RNA variants and permutations with mismatches relative to the target sequences. We find that guide RNAs show high diversity in knock-down efficiency driven by crRNA-specific features as well as target site context. Moreover, while single mismatches generally reduce knock-down to a modest degree, we identify a critical region spanning spacer nucleotides 15 – 21 that is largely intolerant to target site mismatches. We developed a computational model to identify guide RNAs with high knock-down efficacy. We confirmed the model’s generalizability across a large number of endogenous target mRNAs and show that Cas13 can be used in forward genetic pooled CRISPR-screens to identify essential genes. Using this model, we provide a resource of optimized Cas13 guide RNAs to target all protein-coding transcripts in the human genome, enabling transcriptome-wide forward genetic screens.
0
Citation5
0
Save