Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
SN
Shota Nakade
Author with expertise in Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPR-associated proteins
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
5
(80% Open Access)
Cited by:
1,011
h-index:
8
/
i10-index:
8
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Microhomology-mediated end-joining-dependent integration of donor DNA in cells and animals using TALENs and CRISPR/Cas9

Shota Nakade et al.Nov 20, 2014
Genome engineering using programmable nucleases enables homologous recombination (HR)-mediated gene knock-in. However, the labour used to construct targeting vectors containing homology arms and difficulties in inducing HR in some cell type and organisms represent technical hurdles for the application of HR-mediated knock-in technology. Here, we introduce an alternative strategy for gene knock-in using transcription activator-like effector nucleases (TALENs) and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated 9 (Cas9) mediated by microhomology-mediated end-joining, termed the PITCh (Precise Integration into Target Chromosome) system. TALEN-mediated PITCh, termed TAL-PITCh, enables efficient integration of exogenous donor DNA in human cells and animals, including silkworms and frogs. We further demonstrate that CRISPR/Cas9-mediated PITCh, termed CRIS-PITCh, can be applied in human cells without carrying the plasmid backbone sequence. Thus, our PITCh-ing strategies will be useful for a variety of applications, not only in cultured cells, but also in various organisms, including invertebrates and vertebrates.
0
Citation449
0
Save
0

Precise in-frame integration of exogenous DNA mediated by CRISPR/Cas9 system in zebrafish

Yu Hisano et al.Mar 5, 2015
Abstract The CRISPR/Cas9 system provides a powerful tool for genome editing in various model organisms, including zebrafish. The establishment of targeted gene-disrupted zebrafish (knockouts) is readily achieved by CRISPR/Cas9-mediated genome modification. Recently, exogenous DNA integration into the zebrafish genome via homology-independent DNA repair was reported, but this integration contained various mutations at the junctions of genomic and integrated DNA. Thus, precise genome modification into targeted genomic loci remains to be achieved. Here, we describe efficient, precise CRISPR/Cas9-mediated integration using a donor vector harbouring short homologous sequences (10–40 bp) flanking the genomic target locus. We succeeded in integrating with high efficiency an exogenous mCherry or eGFP gene into targeted genes ( tyrosinase and krtt1c19e ) in frame. We found the precise in-frame integration of exogenous DNA without backbone vector sequences when Cas9 cleavage sites were introduced at both sides of the left homology arm, the eGFP sequence and the right homology arm. Furthermore, we confirmed that this precise genome modification was heritable. This simple method enables precise targeted gene knock-in in zebrafish.
0
Citation225
0
Save
27

Frame Editors for Precise, Template-Free Frameshifting

Shota Nakade et al.Dec 5, 2022
Abstract Efficiency and accuracy are paramount in genome editing. While CRISPR-Cas nucleases are efficient at editing target genes, their accuracy is limited because following DNA cleavage by Cas proteins, error-prone repair mechanisms introduce random mutations. Improving the accuracy of CRISPR-Cas by reducing random repairs using DNA- or RNA-based templates can compromise efficiency. To simultaneously improve both editing efficiency and accuracy, we created a frameshifting genome-editing technology by fusing Cas9 with DNA polymerases. These Frame Editors (FEs) introduce precise and controlled frameshifts into target loci via specific DNA repairs near Cas9-induced cleavage loci. We demonstrate two types of FEs: the insertion-inducing frame editor (iFE) and the deletion-inducing frame editor (dFE). For iFE, DNA polymerase beta (POLB) is fused with Cas9, which increases the frequency of 1-bp insertions. For dFE, T4 DNA polymerase (T4pol) is fused with Cas9, which increases the frequency of 1-bp deletions. Both types of FEs reduce the number of random mutations at target loci compared with Cas9. We show that off-target editing can be reduced by substituting Cas9 with high-fidelity variants, such as HiFi Cas9 or LZ3 Cas9. Thus, FEs can introduce frameshifts into target loci with much improved mutation profiles compared with Cas9 alone and without the requirement for template sequences, offering a new strategy for repairing pathogenic frameshifts.
27
Citation2
0
Save
13

Detailed profiling with MaChIAto reveals various genomic and epigenomic features affecting the efficacy of knock-out, short homology-based knock-in and Prime Editing

Kazuki Nakamae et al.Jun 30, 2022
Abstract Highly efficient gene knock-out and knock-in have been achieved by harnessing CRISPR-Cas9 and its advanced technologies such as Prime Editor. In addition, various bioinformatics resources have become available to quantify and qualify the efficiency and accuracy of CRISPR edits, which significantly increased the user-friendliness of the general next-generation sequencing (NGS) analysis in the context of genome editing. However, there is no specialized and integrated software for investigating the preference in the genomic context involved in the efficiency and accuracy of genome editing using CRISPR-Cas9 and beyond. Here, we address this issue by establishing a novel analysis platform of NGS data for profiling the outcome of template-free knock- out and short homology-based editing, named MaChIAto ( M icrohomology- a ssociated Ch romosomal I ntegration/editing A nalysis to ols) ( https://github.com/KazukiNakamae/MaChIAto ). MaChIAto accommodates the classification and profiling of the NGS reads to uncover the tendency of the corresponding method of genome editing. In the profiling function, MaChIAto can summarize the mutation patterns along with the editing efficiency, and > 70 kinds of feature analysis, e.g., correlation analysis with thermodynamics and secondary structure parameters, are available. Additionally, the classifying function of MaChIAto is based on, but much stricter than, that of the existing tool, which is achieved by implementing a novel method of parameter adaptation utilizing Bayesian optimization. To demonstrate the functionality of MaChIAto, we analyzed the NGS data of knock- out, short homology-based knock-in, and Prime Editing. We confirmed that some features of (epi-)genomic context affected the efficiency and accuracy. These results show that MaChIAto is a helpful tool for understanding the best design for CRISPR edits. More importantly, it is the first tool for discovering features in the short homology-based knock-in outcomes. MaChIAto would help researchers profile editing data and generate prediction models for CRISPR edits, further contributing to revealing a “black box” process to produce a variety of CRISPR and Prime Editing outcomes.
13
Citation1
0
Save