《Cell》發表革命性基因組工程技術成果
日期：2013-05-06 09:24:09
Whitehead研究所的創始人Rudolf Jaenisch，曾在1974年成功構建出第一只轉基因小鼠，由此改變了遺傳學的研究模式。近日他在《細胞》（Cell）雜志上發表的一項新研究成果，將再次徹底改變遺傳工程動物模型的構建方式，甚至有可能重新定義哪些物種可作為模式生物。
Jaenisch 說：“這種新方法顛覆了游戲的規則。我們現在可以在3-4周的時間內構建出攜帶5種突變的小鼠，而采用傳統的方法這需要3-4年的時間。并且這種方法相當的簡單，甚至比傳統的方法還要簡單得多。”
科學家們通過改變與特定疾病相關的特異基因，構建出小鼠模型。利用這種模型，科學家們可以研究疾病的發展和進程，以及各種遺傳和化學干預所產生的影響。在過去的20年里，構建這種模型的方法相對沒有發生什么改變：即科學家們將一段DNA插入到小鼠胚胎干（ES）細胞中，然后將修飾細胞注入到稱作為胚泡（blastocyst）的極早期胚胎中，再將發育中的胚胎移植到代孕雌鼠體內。整個過程需要花費數年時間及數萬美元才能構建出一種單拷貝基因“敲除”小鼠品系。且這樣的基因敲除只能在極少數的物種中完成，其中包括小鼠和大鼠，這是因為它們的ES細胞可以進行可靠地培養和基因修飾。
Jaenisch實驗室的科學家們所采用的這種新方法，可以繞過ES細胞，快速有效地生成多個基因雙拷貝均有突變的小鼠。在這篇新的Cell文章中，Haoyi Wang、Hui Yang和Chikdu Shivalila描述了他們的新技術，它是以某些細菌利用來抵御病毒攻擊的一種系統為基礎。
這是第一次利用這種稱作CRISPR/ Cas的系統，在一個多細胞生物體內改變多個基因。Shivalila說這一過程操作非常簡單，他預計其他的實驗室將能夠迅速地采用它。
Shivalila 說：“由于其更快速且高效，我們認為對于任何具有核心設施的機構或大學，這將成為他們著手構建攜帶特異突變小鼠的一種方法。我們驚訝地發現，我們能夠非常非常有效地（效率大約為80%）在4個位點‘敲除’兩個基因。而如果我們使用TALENs，只敲除一個基因，其效率大約為30%。”
ES細胞是傳統方法生成模型的一個限制條件，而CRISPR/Cas技術甚至不需使用ES細胞，就可以生成突變小鼠。這或許可使得遺傳學研究不再局限于具有ES細胞的有限模式生物。
Haoyi Wang說：“這打破了對模式生物的定義。因此現在，即使只有有限的資源，通過確立的胚胎操控程序，任何動物都可以成為基因組工程受試者。利用大量的測序動物基因組，我們可以采用這一技術在更多的物種中建立有效的遺傳操作，研究每種物種獨特的生物學，更多地了解生物進化。”
盡管該研究小組還只利用CRISPR/Cas構成出小鼠模型，他們對于將其擴展應用于其他的動物也非常的該興趣。
Hui Yang 說：“我們還需要了解CRISPR/Cas系統是否存在任何意外的，不希望存在的脫靶效應，導致基因組發生我們不希望看到的改變。因此，我們還需要開展研究進一步確定這一系統的精確性。我認為這將是一段要走的路。”
上一篇： Nature：G蛋白偶聯受體的結構保守性
