近日,記者從中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院獲悉,該院研究員賴良學(xué)課題組利用單堿基編輯器,首次在豬身上實(shí)現(xiàn)多位點(diǎn)單堿基編輯。據(jù)悉,該成果的應(yīng)用將加速生物醫(yī)藥相關(guān)領(lǐng)域的大動(dòng)物豬模型培育和農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)育種。相關(guān)研究發(fā)表于《自然—通訊》。

賴良學(xué)表示,該研究首次從細(xì)胞、胚胎及動(dòng)物3個(gè)層面探討了單堿基編輯器對豬多基因進(jìn)行同時(shí)點(diǎn)突變的可行性,并且通過體細(xì)胞核移植和胚胎注射兩種途徑獲得兩種單位點(diǎn)單堿基突變豬模型(杜氏肌肉營養(yǎng)不良癥豬模型和早衰癥豬模型)和一種三位點(diǎn)單堿基突變豬模型(重癥免疫缺陷豬模型)。

單堿基編輯器是近年才出現(xiàn)的新基因編輯系統(tǒng),被認(rèn)為是基因編輯技術(shù)3.0版本。研究人員利用BE3和A3A-BE3兩種單堿基編輯工具,在細(xì)胞和胚胎層面,對基因組進(jìn)行3基因單堿基編輯,每個(gè)基因設(shè)計(jì)一條gRNA,突變成終止密碼子或者突變誘導(dǎo)新的mRNA剪切位點(diǎn)。在胚胎上,3基因同時(shí)被編輯效率最高可達(dá)50%。而細(xì)胞層面,3基因同時(shí)編輯最高可達(dá)25%。

該研究還對與豬內(nèi)源性病毒復(fù)制有關(guān)的pol基因進(jìn)行了單堿基突變,制造提前的終止密碼子,從而實(shí)現(xiàn)單基因的多位點(diǎn)失活。通過二代測序分析,可以看到在體細(xì)胞內(nèi),多拷貝的敲除率達(dá)到80%以上;而在胚胎層面,71%病毒拷貝得到敲除。因此,本研究證明,單堿基編輯系統(tǒng)在細(xì)胞和胚胎水平均可實(shí)現(xiàn)多基因或單基因多位點(diǎn)的高效堿基突變。

相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-019-10421-8