王晓群、高绍荣发表CRISPR/Cas9基因编辑新成果

　　

生物通报道  来自中科院生物物理研究所、同济大学生命科学与技术学院的研究人员，在新研究中第一次证实了CRISPR/Cas9介导的基因编辑可以高效生成基因敲除雪貂（ferret）。这一研究成果发布在11月13日的《Cell Research》杂志上。

中科院生物物理研究所的王晓群（Xiaoqun Wang）研究员及同济大学生命科学与技术学院的高绍荣（Shaorong Gao）教授是这篇论文的共同通讯作者。

自1933年以来，雪貂一直是重演人类疾病最有价值的动物模型之一。它们在脑功能生理学特征、生殖生物学及癌症、流感感染及囊性纤维化等各种疾病的病理特征方面与人类有许多的相似之处。尽管具有这些优点，由于缺乏一种方法实现精确的遗传改造当前雪貂在科研中的使用显著受限（延伸阅读：Nature Biotechnology公布雪貂基因组草图）。

CRISPR/Cas9系统是一种存在于细菌中的免疫应答系统，其借助于双RNA引导的核酸内切酶Cas9在特异基因组位点切割入侵DNA。CRISPR技术先驱加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna在2012年报道，通过提供特异性设计的RNA引导序列，有可能可以靶向及切割特定基因组位点。这一系统看起来比其他的基因工程方法更简单，过去几年的研究及发展证实了，CRISPR可在哺乳动物及病毒等各种生物体中介导基因编辑。

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在这篇新文章中，王晓群研究员、高绍荣教授及同事们通过共同注射Cas9 mRNA和sgRNAs到单细胞期胚胎中，以高达73.3%的效率生成了Dcx、Aspm 和Disc1任一基因双等位基因突变的首建雪貂。有趣的是，携带Dcx突变的首建动物显示出与人类患者相似的无脑回表型。这些结果证实了雪貂可以极佳地模拟出在啮齿类动物系统中无法获得的人类遗传疾病表型。通过单细胞胚胎显微注射，他们成功利用CRISPR/Cas9介导了雪貂基因组位点特异性改造。

此外，研究人员还测试了这些遗传改造雪貂中的脱靶突变，他们筛查雪貂基因组发现了Dcx-sgRNA1的两个潜在脱靶位点Cdh8和Sohlh2；而未找到Aspm 和Disc1 sgRNAs的潜在脱靶位点。随后他们采用PCR扩增了所有潜在脱靶位点附近的片段，并进行序列分析。结果显示在两个潜在脱靶位点Cdh8和Sohlh2处未检测到突变。这些结果表明，实验中采用的Cas9/sgRNA没有在潜在脱靶位点生成可检测到的突变，表明CRISPR/Cas9系统对于雪貂是一种可靠的基因组改造工具。

由此，新研究证实了CRISPR/Cas9系统可在雪貂中高效介导基因编辑，表明了在难以得到胚胎干细胞的许多其他物种中实现精细基因组改造的可能性。建立的基因改造雪貂将推动调查在啮齿类动物和灵长类动物中无法探讨的、与人类疾病相关的基因。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

CRISPR/Cas9-mediated genome engineering of the ferret

Ferrets (Mustela putorius furo) have served as one of the most valuable animal models for recapitulating human disease since 19331. This is because they show many similarities to humans in terms of physiological features of brain function and reproductive biology as well as pathological characteristics of various diseases such as cancer, influenza infection and cystic fibrosis2,3,4. Despite these advantages, the current use of ferrets in research is significantly limited due to the lack of a method enabling precise genetic modification.

作者简介：

王晓群

博士，研究员，博士生导师，国家“青年****”获得者，中科院生物物理所脑与认知科学国家重点实验室创新课题组组长

本课题组主要研究神经干细胞和大脑发育。通过多光子活体时序影像技术和电生理技术，并结合生物化学，细胞生物学以及遗传学，主要从事老鼠、人多能干细胞、神经干细胞和人类大脑疾病的研究。目前主要研究方向为：（1）基于人多能干细胞（包括 iPSC和ESCs)的神经细胞定向分化和人类疾病模型；（2）神经干细胞的对称与不对称分裂 （3）微环境与神经干细胞的定向分化与转分化（4）神经干细胞谱系和大脑皮层发育。

高绍荣

同济大学生命科学与技术学院教授

研究方向与主要学术成就：

主要利用体细胞核移植与诱导多能干细胞技术从事哺乳动物早期胚胎发育和体细胞重编程分子机制与干细胞研究。与中科院动物研究所周琪实验室在2009年分别独立报道了iPS小鼠的研究成果，从而在世界上首次证明了iPS细胞的真正多能性，被美国TIMES评为2009年世界十大医学突破之一。最近的研究证明DNA羟甲基化酶Tet1可以有效替代Oct4将体细胞重编程为iPS细胞并进一步阐释了其分子机制，而所形成的T-iPS细胞可以经四倍体补偿产生iPS小鼠并且没有肿瘤的发生。已经在包括Science, Nature Genetics, Cell Stem Cell, PNAS, Human Molecolar Genetics, Stem Cells等国际知名学术期刊发表论文60余篇。

荣誉：
2013   国家杰出青年科学基金
2011   周光召基金会“杰出青年基础科学奖”
2009   第三届药明康德生命化学研究奖