Nature子刊:用CRISPR構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物的簡單方法
日期:2016-01-25 09:04:29
轉(zhuǎn)基因動物(GM)在基因功能和人類疾病研究中起到了重要的作用。CRISPR-Cas是一種強大的基因組編輯工具,注射到受精卵之后可以生成相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因動物。不過,用CRISPR在受精卵中靶向敲入(KI)大片段并不容易。
日本京都大學(xué)的研究團隊在一月二十日的Nature Communications雜志上發(fā)表文章,展示了一種在受精卵中實現(xiàn)CRISPR大片段敲入的簡單策略。文章的通訊作者是日本京都大學(xué)的Tomoji Mashimo。
研究人員將CRISPR-Cas與單鏈寡聚脫氧核苷酸(ssODN)結(jié)合起來,在大鼠基因組中進行了有效的基因敲入。他們把引導(dǎo)RNA(gRNA)、Cas9信使RNA和長ssODN注射到大鼠受精卵,在基因組的Thy1位點實現(xiàn)了GFP敲入。研究人員還使用兩個gRNA和兩個短ssODN,通過ssODN介導(dǎo)的末端接合(end joining)敲入質(zhì)粒DNA,包括200 kb的BAC。研究指出,ssODN介導(dǎo)的CRISPR敲入適用于任何靶位點和載體,而且非常簡便不需要構(gòu)建同源臂。
轉(zhuǎn)基因豬在農(nóng)牧業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著舉足輕重的作用,可以為人類提供更高質(zhì)量的食物,也能作為動物模型幫助人們理解和治療疾病。然而,生成轉(zhuǎn)基因豬是一個漫長而低效的過程,這大大阻礙了轉(zhuǎn)基因豬模型的實際應(yīng)用。2015年9月,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所的李奎教授領(lǐng)導(dǎo)研究團隊發(fā)表了一項突破性成果。他們首次結(jié)合CRISPR/Cas9與體細胞核移植技術(shù)獲得了位點特異性的基因敲入豬模型。
著名遺傳學(xué)家George Church正在追求一種新轉(zhuǎn)基因技術(shù),gene drive。這種技術(shù)能把外源基因快速引入動物群體,并由此消除相關(guān)疾病,或者對害蟲和入侵物種進行控制。然而,有不少人擔(dān)心gene drive會給生態(tài)系統(tǒng)帶來難以估量的危害。為了闡明以CRISPR為基礎(chǔ)的gene drive技術(shù),回應(yīng)公眾對這一技術(shù)的擔(dān)憂,2014年08月Church、Esvelt等人在eLife和Science雜志上接連發(fā)表了兩篇文章。文章介紹了gene drive的應(yīng)用潛力,可能的環(huán)境影響以及相應(yīng)的風(fēng)險管理。
盡管轉(zhuǎn)基因生物的風(fēng)險有被夸大之嫌,但轉(zhuǎn)基因逃逸的確可能擾亂生態(tài)系統(tǒng),因此科學(xué)家們一直致力于打造牢靠的生物防線。George Church的研究團隊在2015年1月的Nature雜志上發(fā)表文章,向人們展示了解決這個問題的新方案。他們對E. coli菌株進行遺傳學(xué)改造,將一種人工合成的氨基酸整合到基因組的多個位點。缺乏這種氨基酸,細菌就不能將RNA翻譯成正確折疊的蛋白。這種人造氨基酸不存在于自然界中,E. coli本身也無法合成它,只能從特殊的人工培養(yǎng)基中獲得。