中科院，港中大PNAS基因编辑研究新成果

近日来自香港中文大学、中科院广州生物医药与健康研究院等机构的研究人员成功利用遗传工程转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术在爪蟾胚胎中获得了高效的靶向基因破坏。相关论文发表在10月8日的《美国科学院院刊》（PNAS）上。

　　

生物通报道 近日来自香港中文大学、中科院广州生物医药与健康研究院等机构的研究人员成功利用遗传工程转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术在爪蟾胚胎中获得了高效的靶向基因破坏。相关论文“Efficient targeted gene disruption in Xenopus embryos using engineered transcription activator-like effector nucleases (TALENs) ”发表在10月8日的《美国科学院院刊》（PNAS）上。

来自中科院广州生物医药与健康研究院的陈永龙(Yonglong Chen)研究员以及香港中文大学的赵晖（Hui Zhao）、Christopher H. K. Cheng和美国国立卫生研究院的Igor B. Dawid为这篇文章的共同通讯作者。

TALENs是一种可靶向特异DNA序列的酶，它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割，从而导入新的遗传物质。

相比于传统的锌指核酸酶（ZFNs）技术，TALENs具有独特的优势：TALENs更便宜、更有效。可以靶向更长的基因序列，并且相对更容易于构建。已成为了科研人员用于研究基因功能和潜在基因治疗应用的重要工具。

在这篇文章中，研究人员报道证实TALENs可在爪蟾胚胎中以可靠的高效率诱导体细胞突变，且这些突变可通过种系传播遗传下去。研究人员改良了TALEN组装的“金门”策略，生成了更适合于RNA转录的产物，并通过显微注射到爪蟾胚胎中。研究人员构建了八对TALENs靶向8个爪蟾基因，证实所有均导致了靶向位点缺失突变，效率高达95.7%。此外，研究人员还证实TALENs诱导的突变可以非常高效地通过种系传递至F1代爪蟾。结合简单可靠的PCR技术检测TALEN诱导的突变，新研究结果表明TALENs是爪蟾中靶向性基因编辑或敲除的一种有效的工具。

近期陈永龙课题组与赵晖课题组展开了广泛的合作，取得了一系列的突破性研究进展。不久前，他们获得了首个腹部胰腺前体细胞特异基因。借助通过基因芯片筛选获得的首个腹部胰腺前体细胞特异表达的标记基因vpp1，在非洲爪蛙胚胎中发现转录因子hhex决定腹部胰腺前体细胞的形成。这一研究成果也发表在近期的PNAS杂志上。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Efficient targeted gene disruption in Xenopus embryos using engineered transcription activator-like effector nucleases (TALENs)

Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) are an approach for directed gene disruption and have been proved to be effective in various animal models. Here, we report that TALENs can induce somatic mutations in Xenopus embryos with reliably high efficiency and that such mutations are heritable through germ-line transmission. We modified the Golden Gate method for TALEN assembly to make the product suitable for RNA transcription and microinjection into Xenopus embryos. Eight pairs of TALENs were constructed to target eight Xenopus genes, and all resulted in indel mutations with high efficiencies of up to 95.7% at the targeted loci. Furthermore, mutations induced by TALENs were highly efficiently passed through the germ line to F1 frogs. Together with simple and reliable PCR-based approaches for detecting TALEN-induced mutations, our results indicate that TALENs are an effective tool for targeted gene editing/knockout in Xenopus.

作者简介：

陈永龙

博士，研究员，博士生导师，中科院“****”获得者。1999年获德国Essen大学博士学位，1999-2007年在德国哥廷根大学医学院生化所发育生化系从事博士后研究，研究组长，自2007年起被聘为中国科学院广州生物医药与健康研究院的研究员，2007年入选中国科学院“项目****”，担任Development Genes and Evolution杂志审稿人。

陈永龙博士一直从事肝脏和胰脏发育的分子机制的研究，首次发现两个胰脏特异的转录因子相结合可以把内胚层的非胰脏前体细胞转变成胰脏前体细胞。在视黄酸信号传导系统的研究中，首次发现视黄酸降解酶在Xenopus中枢神经系统形成中的重要作用，率先认识到视黄酸信号传导系统对背部胰脏发育是必不可少的。首次发现在非洲爪蟾早期胚胎中超量表达单一的转录因子Hex，足以在胚胎中选择性地诱导形成巨大的腹部胰脏，这一重要发现有助于进一步揭示腹部胰脏和肝脏相互区分的机理。在肝脏和胰脏细胞的定向诱导分化方面取得了原创性成果。先后承担和参与承担了德国研究基金会的1项普通项目和1项重大攻关项目。目前承担中科院重要方向性项目和973项目各1项。发表论文30余篇，分别发表在Genes & Development, EMBO J等杂志上。