PNAS：基因敲除新技術助力疾病研究
日期：2013-04-08 09:04:53
是什么基因導致了乳腺癌形成？是什么腦細胞突變導致了阿爾茨海默氏癥發病？為了尋找新的治療方法，科學家們必須要了解細胞水平上的疾病觸發機制。在轉基因小鼠上開展實驗成為了基礎醫學研究一個不可或缺的部分。現在，科學家們開發了一種新方法，可以幫助實驗室用較少的實驗動物開展他們的研究。
科學家們利用轉基因小鼠來研究疾病的基本機制。這些“基因敲除”小鼠攜帶著被認為可以觸發疾病的某些基因或基因區域。
對于實驗室而言，基因敲除技術需要付諸大量的時間和精力。“科學家們一開始在胚胎干細胞內操控一種遺傳缺陷，然后他們將操控的干細胞移植到小鼠胚胎中，”慕尼黑工業大學（TUM）的Wolfgang Wurst教授說。
定制遺傳缺陷
經過多個步驟之后，生成的生物具有改造和未改造兩種細胞。研究人員必須將小鼠進行數次雜交，直至它們的后代身體內所有的細胞都攜帶上敲除特征。在所有測試中，科學家們必須要投入1-2年的時間才能生成一種功能性的小鼠模型。
現在，由Wurst教授和Ralf Kühn博士領導的研究小組開發出了一種新方法，使得他們能夠在更短的時間內完成這一過程——僅需要四個多月的時間。他們在受精的小鼠卵細胞中直接進行基因修飾，從而使后代體內所有的細胞都獲得相同的遺傳缺陷。“通過除去耗時的雜交階段，實驗室能夠用更少的實驗動物，更快地生成小鼠模型。”
對DNA鏈進行高精度切割
研究小組利用了轉錄激活因子效應物核酸酶（transcription activator-like effector nucleases ，TALENs）來完成研究實驗。這些DNA工具具有雙重功能：一部分識別和結合特定基因，另一部分原位切割DNA鏈。這些超精確性的DNA“手術刀”開發還只有數年的時間。
Wurst 說：“TALEN酶具有一種簡單的、模塊化的結構。這意味著我們可以制造出許多的變異體，來切斷基因組中所有的基因，修改它們達到特定目的。”這一技術使得科學家們能夠敲除特定基因，在細胞內導入遺傳缺陷，及修復遺傳缺陷。
“我們利用TALEN程序將與人類癡呆有關的突變移植到小鼠生殖細胞中。這些動物模型將有助于我們了解癡呆背后的分子機制。該技術的優點在于，我們理論上可以在實驗小鼠上模擬所有的遺傳性疾病，”Wurst說。
上一篇： Science醫學：被錯怪的淀粉樣蛋白
下一篇： Nature：磷脂酶介導的殘酷競爭
