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Cell新突破：CRISPR技術助力構建小鼠模型
2013-8-30 閱讀(224)
來自Whitehead研究所的研究人員利用基因調控系統CRISPR/Cas，一步操控小鼠基因組納入了報告基因和條件性等位基因。現在生成包含如此復雜工程等位基因的動物只需數周而非數年的時間，并可利用這些動物來構建疾病模型及研究基因功能。這一突破性的研究發表在《細胞》（Cell）雜志上。
Whitehead研究所創始人Rudolf Jaenisch說：“我們以往曾利用CRISPR/Cas來突變基因，但卻無法預測這些靶向突變的特性。現在我們可通過兩次切割定義特異性的缺失。我們可以一步生成條件性的小鼠，輕易及非常有效地插入達3000個堿基對的DNA 片段。而過去要構建這樣的小鼠則需要開展更多的工作。”
CRISPR/Cas （"clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR associated"）系統，是在大多數細菌以及古菌中發現的一種天然免疫系統，可用來對抗病毒以及其他病原體對細菌的入侵。科學家們近期通過利用這一防御機制，快速有效地改變了小鼠和人類細胞的基因組。然而直到現在，研究人員才利用CRISPR/Cas來構建遺傳研究zui有用的一種工具：條件性突變小鼠。
一個條件性突變小鼠基因組中，包含有一個或一組可利用一種特定信號來開啟或關閉的基因。通過開啟或關閉這些基因，科學家們可以梳理某些基因在生物學功能和疾病中的作用。
此前，科學家們構建這樣的模式生物需要利用胚胎干細胞（ESCs），且要經歷一個復雜且耗時的過程。不幸的是，科學家們只能有效操控小鼠和大鼠的這些ESCs，這一限制阻礙了這類研究。
利用CRISPR/Cas，Jaenisch和他的實驗室構建出了帶有條件性等位基因的小鼠，以及攜帶著多個標記基因能夠報告這些基因是否正在表達的小鼠。
研究人員的實驗還減輕了人們對于CRISPR/Cas脫靶活性的憂慮。
論文的共同作者、Jaenisch實驗室研究生Chikdu Shivalila說：“近期在人類癌細胞系中的一些研究提出了關于CRISPR/Cas特異性的擔憂，我們的研究表明非特異性的DNA切割有可能會發生，但它們是少見和可以預測的。”
Jaenisch實驗室的研究工作為未來的研究開辟了一些新途徑。
論文的共同作者、Jaenisch實驗室博士后研究人員Hui Yang說：“在這項研究中我們描述的這些方法將大大加快構建基因修飾動物的速度。我想利用這種方法借助于CRISPR/Cas來構建出復雜疾病的模型。”
由于CRISPR/Cas不依賴于ESCs，可以利用它來對包括家畜在內的任何動物進行遺傳改造。
論文的共同作者、Jaenisch實驗室博士后研究人員Haoyi Wang說：“我們還沒嘗試過，但我想通過改造這一CRISPR/Cas系統，從而在大型動物中實現基因組工程操控，例如利用靈長類動物構建疾病模型，利用牛來滿足農業用途。”
