王恒:迄今为止基因组测序和基因编辑成功的最大基因组

【字体: 时间:2018年01月25日 来源:生物通

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  华南师范大学脑科学与康复医学研究院费继锋实验室,华中农业大学动物科技学院王恒实验室,与来自欧洲多个国家的科研人员合作,完成了迄今为止基因组测序和基因编辑成功的动物中最大基因组(分别为32G和20G)。

  

近日,华南师范大学脑科学与康复医学研究院费继锋实验室,华中农业大学动物科技学院王恒实验室,与来自欧洲多个国家的科研人员合作,在动物基因组学和发育生物学研究领域取得新进展,对蝾螈axolotl和newt进行了基因组测序和基因编辑,本研究是迄今为止基因组测序和基因编辑成功的动物中最大基因组(分别为32G和20G)。

Nature(doi: 10.1038/nature25458)和Nature Communications(doi: 10.1038/s41467-017-01964-9)共同发表了两个蝾螈物种的基因组信息,以及利用基因编辑研究蝾螈发育与再生的研究成果。

两栖类蝾螈(统称salamander)可以再生四肢,心脏,脊椎等各种组织,是名副其实的“再生冠军”。近年来,科学家们对蝾螈的强大再生能力产生了浓厚的兴趣。蝾螈曾经是发育生物学的经典模型,但是基因组信息的缺乏和较长的繁殖周期,阻碍了其在发育生物学和再生医学中的应用。

axolotl和newt

最新研究表明axolotl和newt的基因组比人类大10倍,蝾螈基因组的扩展主要是由于大量重复序列的出现,而转录组学表明蝾螈转录子的数量与其它典型脊椎动物比较并没有显著变化。蝾螈基因组的扩展是否与其强大的再生能力有直接的关系,目前尚未可知。

Axolotl和newt是实验室中应用最广的两种蝾螈动物模型,尽管axolotl和newt在进化关系上非常接近,然而在基因组和转录组也存在着很多明显差异,似乎可以用来解释axolotl和newt的再生机制的区别。例如,在比较axolotl 和newt两个与骨骼肌发育相关的重要基因pax3和pax7时发现,newt与哺乳动物类似,pax3和pax7基因共存于基因组中,而在axolotl基因组中只存在pax7,不存在pax3,进一步通过基因编辑敲除axolotl pax7基因,突变体呈现了典型的pax3基因缺失表型,表明pax7代偿了pax3基因的部分功能。

对蝾螈全基因组序列的解析,以及基于现代基因编辑技术的基因组遗传操作方法的建立,为进一步研究蝾螈的组织器官再生机理提供了宝贵的资源以及技术基础。

来自同济大学的林古法教授指出,蝾螈是自然界中唯一能够完美再生四肢的脊椎动物,基因编辑技术在axolotl和newt中的成功运用,将大大促进蝾螈动物模型在发育生物学和再生医学研究中的应用。而axolotl和newt的基因组大小是人类的10倍多,而CRISPR-Cas9仍然能够准确高效的进行基因定点突变,足以证明CRISPR技术的强大基因编辑能力。

作者简介:

王恒,华中农业大学教授、博士生导师,“****”获得者。2007年博士毕业于华中农业大学动物遗传育种与繁殖专业,2007至2016年分别在美国夏威夷大学和瑞典卡罗林斯卡学院进行学习和工作。主要围绕猪及模式动物的骨骼肌开展工作,在动物功能基因组,肌肉发育与再生,体细胞重编程等方面取得了显著的研究成果。以第一作者或通讯作者分别在Cell Stem Cell, Nature Communications (2篇), Developmental Cell等杂志发表多篇论文。实验室主要利用各种动物模型(猪,小鼠,蝾螈),通过高通量测序,遗传学,在体操作等技术,研究动物骨骼肌以及心肌的发育和再生过程的分子机理,为加快畜牧业和再生医学的发展提供依据:(1)肌肉细胞的分化,去分化和转分化,(2)体细胞重编程与组织器官再生修复。

教育经历

1998.09 - 2002.06, 华中农业大学,畜牧学学士
2002.09 - 2007.06, 华中农业大学,动物遗传育种与繁殖专业博士

工作经历

2007.07-2008.12,美国夏威夷大学,博士后。
2009.01-2016.12,瑞典卡罗林斯卡学院,博士后

研究领域

肌肉细胞的分化,去分化和转分化,体细胞重编程与组织损伤修复。

科研成果

A著作类
B论文类
1.Alewa#, Wang#, Talavera-López# et al., Nature Communications. (doi:10.1038/s41467-017-01964-9).
2.Wagner#, Wang#, Weissert#, Straube# et al., 2017. Developmental Cell. 40:608-617.
3.Wang et al., Currrent Opinion in Genetics and Development. 2016. 40:108-112.
4.Sugiura, Wang, et al., 2016. Nature. 531:237-240.
5.Wang et al., 2015. Nature Communications. 6:7916.
6.Sandoval#, Wang#, Khattak# et al., 2014. Cell Stem Cell. 14:174-187.

原文标题:
1. The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. (doi: 10.1038/nature25458)
2. Reading and editing the PleurodelesWaltl genome reveals novel features of tetrapod regeneration. (doi: 10.1038/s41467-017-01964-9)


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