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中國學者Cell stem cell基因編輯突破性成果
【字體: 大 中 小 】 時間:2014年02月18日 來源:生物通
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來自云南省靈長類生物醫(yī)學重點實驗室、同濟大學醫(yī)學院等處的研究人員在2月13日的《細胞干細胞》(Cell Stem Cell)雜志上發(fā)表研究論文稱,通過一種叫做轉錄激活因子樣效應物核酸酶(TALENs)的基因編輯技術,獲得了出生即攜帶MECP2基因突變的雌性石蟹猴,這是采用TALENs技術構建出的首個非人類靈長類動物模型。
生物通報道 繼近日中國的科學家們采用CRISPR/Cas9方法成功構建出第一批攜帶定向突變的基因工程猴之后(延伸閱讀:中國科學家Cell發(fā)布靶向基因編輯里程碑成果),來自云南省靈長類生物醫(yī)學重點實驗室、同濟大學醫(yī)學院等處的研究人員在2月13日的《細胞干細胞》(Cell Stem Cell)雜志上發(fā)表研究論文稱,通過一種叫做轉錄激活因子樣效應物核酸酶(TALENs)的基因編輯技術,獲得了出生即攜帶MECP2基因突變的雌性石蟹猴,這是采用TALENs技術構建出的首個非人類靈長類動物模型。
云南省靈長類生物醫(yī)學重點實驗室的季維智( Weizhi Ji )研究員、同濟大學醫(yī)學院的孫毅(Yi Eve Sun)教授以及李思光(Siguang Li)博士是這篇論文的共同通訊作者。
TALEN技術是一種新的靶向基因修飾技術,TALE蛋白的氨基酸序列與靶位點的核酸序列具有恒定的對應關系。研究者通過組合各類模塊,可針對任意核酸靶序列構建TALEN,在特異位點切割目標基因,產(chǎn)生雙鏈斷裂,進而對該位點進行多種DNA操作,如基因敲除、基因敲入、定點突變。
該技術成功解決了RNAi技術中knockdown效率低下的問題,同時克服了鋅指核酸酶(ZFN)技術篩選復雜、成本過高的缺點,也避免了CRISPR/Cas9嚴重脫靶的現(xiàn)象,使靶向基因修飾變得更為高效和便捷。TALEN技術現(xiàn)已成功應用于動物(人類、鼠、、魚、家蠶等)、植物(煙草、水稻、擬南芥等)、微生物(酵母、病毒等),無基因序列、細胞類型和物種的限制利用(了解斯丹賽FastTALE技術的詳細信息)。
以往,科學家們只能通過病毒介導的基因轉移來生成轉基因猴。在這項新研究中,研究人員通過采用顯微注射法將MECP2靶向TALEN質(zhì)粒導入猴受精卵中,成功對MECP2進行了有效基因編輯,且未檢測到任何的脫靶突變。最終獲得了一只出生即攜帶MECP2突變的雌性猴,現(xiàn)在這只猴子已有幾個月大。
Rett綜合癥(Rett syndrome)是一種主要影響女孩的遺傳性疾病,臨床上具有自閉癥的特征,表現(xiàn)為進行性智力下降,孤獨癥行為,手的失用,刻板動作及共濟失調(diào)。X染色體上的MECP2基因調(diào)控缺陷是這一疾病的病因。目前沒有治愈Rett綜合癥的方法。
研究人員證實,這只猴子的胎盤、臍帶和皮膚之中均存在MECP2突變。作者們在文章中寫到:“到目前為止我們未在這種雌性猴身上觀察到任何的行為障礙。Rett綜合征的癥狀要到人類6-18個月時才會顯現(xiàn)。檢測這一表型有可能還需要一段較長的時間。”
(生物通:何嬙)
生物通推薦原文摘要:
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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