前沿科技:广州生物院建立首个基因敲除狗模型

2015-10-20 16:47:36    所在频道:  科技    来源: 广州生物院
  近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院和南京大学-南京生物医药研究院、广州医药研究总院等合作,利用CRISPR/Cas9技术成功培育两只肌肉生长抑制素(MSTN)基因敲除狗,在世界上首次建立了狗的基因打靶技术体系。该成果于10月12日在线发表于Journal of Molecular Cell Biology(《分子细胞生物学杂志》)。广州生物院研究员赖良学、南京大学-南京生物医药研究院研究员高翔和广州医药研究总院主任药师应军为该文共同通讯作者。
 
  近年来,随着TALEN技术和CRISPR/CAS9技术等基因敲除技术的出现,牛、羊、猪、猴等大型哺乳动物都通过CRISPR/CAS9技术实现了基因敲除。由于狗生殖生理较为特殊,基因敲除狗的培育难度大为增加,因而狗基因组的定点修饰一直未获得成功。母犬的生殖周期长,包括13-16天的动情前期,4-12天发情期和60-90天的间情期;狗卵巢释放的卵母细胞,需要在输卵管经过48-72小时,才能成熟并具有受精功能。上述独特的生理特性使得基因打靶胚胎与代孕雌犬很难保持在生殖生理周期的同一阶段,常常导致妊娠失败。针对这一问题,研究团队设计了一个自体移植的策略,即将一侧输卵管内的受精胚胎冲出,进行显微操作,并马上输回另一侧输卵管,克服了供体胚胎与受体雌犬的生殖周期不同步的难题,大幅提高妊娠率,基因打靶狗得以诞生。
 
  研究团队选取肌肉生长抑制素基因作为第一个敲除目标基因,该基因对骨骼肌生长具有抑制作用,被敲除后,肌肉生长发育能力增强。所获得的基因敲除狗的肌肉在4月龄时就显得比普通狗更为发达,成年以后将具有更强的运动能力,研究组将两只狗分别命名为大力神和天狗。
 
  狗在营养代谢、生理解剖等方面与人类极其相似,因此狗是研究人体生理和疾病发生机理的理想实验动物。基因敲除狗的培育将为人类疾病治疗和药物研发提供新的实验动物模型,也将加速培育更多含优良遗传性状的新品系狗。

  15月龄的肌肉生长抑制素基因敲除比格犬(左为大力神,右为天狗)