中国学者Cell stem cell基因编辑突破性成果

【字体: 时间:2014年02月18日 来源:生物通

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  来自云南省灵长类生物医学重点实验室、同济大学医学院等处的研究人员在2月13日的《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上发表研究论文称,通过一种叫做转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)的基因编辑技术,获得了出生即携带MECP2基因突变的雌性石蟹猴,这是采用TALENs技术构建出的首个非人类灵长类动物模型。

  

生物通报道  继近日中国的科学家们采用CRISPR/Cas9方法成功构建出第一批携带定向突变的基因工程猴之后(延伸阅读:中国科学家Cell发布靶向基因编辑里程碑成果),来自云南省灵长类生物医学重点实验室、同济大学医学院等处的研究人员在2月13日的《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上发表研究论文称,通过一种叫做转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)的基因编辑技术,获得了出生即携带MECP2基因突变的雌性石蟹猴,这是采用TALENs技术构建出的首个非人类灵长类动物模型。

云南省灵长类生物医学重点实验室的季维智( Weizhi Ji )研究员、同济大学医学院的孙毅(Yi Eve Sun)教授以及李思光(Siguang Li)博士是这篇论文的共同通讯作者。

TALEN技术是一种新的靶向基因修饰技术,TALE蛋白的氨基酸序列与靶位点的核酸序列具有恒定的对应关系。研究者通过组合各类模块,可针对任意核酸靶序列构建TALEN,在特异位点切割目标基因,产生双链断裂,进而对该位点进行多种DNA操作,如基因敲除、基因敲入、定点突变。

该技术成功解决了RNAi技术中knockdown效率低下的问题,同时克服了锌指核酸酶(ZFN)技术筛选复杂、成本过高的缺点,也避免了CRISPR/Cas9严重脱靶的现象,使靶向基因修饰变得更为高效和便捷。TALEN技术现已成功应用于动物(人类、鼠、、鱼、家蚕等)、植物(烟草、水稻、拟南芥等)、微生物(酵母、病毒等),无基因序列、细胞类型和物种的限制利用(了解斯丹赛FastTALE技术的详细信息)。

以往,科学家们只能通过病毒介导的基因转移来生成转基因猴。在这项新研究中,研究人员通过采用显微注射法将MECP2靶向TALEN质粒导入猴受精卵中,成功对MECP2进行了有效基因编辑,且未检测到任何的脱靶突变。最终获得了一只出生即携带MECP2突变的雌性猴,现在这只猴子已有几个月大。

Rett综合症(Rett syndrome)是一种主要影响女孩的遗传性疾病,临床上具有自闭症的特征,表现为进行性智力下降,孤独症行为,手的失用,刻板动作及共济失调。X染色体上的MECP2基因调控缺陷是这一疾病的病因。目前没有治愈Rett综合症的方法。

研究人员证实,这只猴子的胎盘、脐带和皮肤之中均存在MECP2突变。作者们在文章中写到:“到目前为止我们未在这种雌性猴身上观察到任何的行为障碍。Rett综合征的症状要到人类6-18个月时才会显现。检测这一表型有可能还需要一段较长的时间。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

TALEN-Mediated Gene Mutagenesis in Rhesus and Cynomolgus Monkeys

Recent advances in gene editing technology have introduced the potential for application of mutagenesis approaches in nonhuman primates to model human development and disease. Here we report successful TALEN-mediated mutagenesis of an X-linked, Rett syndrome (RTT) gene, methyl-CpG binding protein 2 (MECP2), in both rhesus and cynomolgus monkeys. Microinjection of MECP2-targeting TALEN plasmids into rhesus and cynomolgus zygotes leads to effective gene editing of MECP2 with no detected off-target mutagenesis. Male rhesus (2) and cynomolgous (1) fetuses carrying MECP2 mutations in various tissues including testes were miscarried during midgestation, consistent with RTT-linked male embryonic lethality in humans. One live delivery of a female cynomolgus monkey occurred after 162 days of gestation, with abundant MECP2 mutations in peripheral tissues. We conclude that TALEN-mediated mutagenesis can be an effective tool for genetic modeling of human disease in nonhuman primates.

 

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