廣州生物院首次培育出帶有基因剪刀的工具豬

　　11月16日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院賴良學課題組的最新研究成果，以Cre-dependent Cas9-expressing pigs enable efficient in vivo genome editing為題，在線發表在Genome Research（《基因組研究》）上。該研究首次構建了新型條件性表達Cas9基因工具豬模型，利用此模型，率先實現了直接對成體大動物進行體內基因編輯，并首次建立了大動物原發性肺癌模型。

　　豬在器官結構、大小以及生理代謝、免疫系統等方面與人更接近，被普遍認為是非常理想的大動物疾病模型、異種器官移植供體模型和異種器官再造受體模型。獲得這些模型，需要對豬的進行基因組編輯。目前，對豬等大動物在體內直接進行基因突變在技術上尚不可行。豬的基因組編輯依賴于受精卵注射或體細胞核移植技術來實現。受精卵注射方式建立基因編輯動物易產生嵌合體，需要繁殖到第二代，甚至第三代，2-3年的時間才能夠獲得有實際用途的基因編輯豬；利用體細胞核移植技術制備基因編輯大動物模型，因多種不可控等因素影響，體細胞克隆成功率非常低，同樣耗時、耗力，且成本極高。

　　研究人員利用基因打靶技術，將能夠剪開基因的Cas9蛋白基因插入到豬基因組的一個特定的位點（ROSA26），相當于在豬體內加入了一把基因剪刀，并且在Cas9基因附近加上了能與Cre重組酶結合的loxp位點，后者相當于一個開關，能對其剪切功能的開啟加以控制。研究人員利用此工具模型，不需要依賴受精卵注射或體細胞核移植技術，在動物體內轉入能識別特定基因的gRNA和重組酶，可直接對豬的基因組進行編輯，從而快速獲得相應基因編輯豬模型。

　　研究人員將包裝的含有Cre重組酶和靶向六種腫瘤相關基因的gRNAs慢病毒通過滴鼻方式，感染工具豬的肺臟，在豬肺細胞的基因組發生癌化突變。三個月后，豬出現了典型的肺癌癥狀和病理變化，從而建立了原發性肺腫瘤大動物模型。

　　利用條件性表達Cas9基因豬模型，可高效的實現大動物體內細胞單基因、多基因、超大片段基因的編輯。這一研究成果將推動豬基因功能的研究進展，并加快在生物醫藥及農業領域有重要應用價值的基因修飾豬模型的建立。

　　研究工作獲得國家自然科學基金、中科學國際合作重點項目、廣東省科技計劃項目和廣州市科學(技術)研究專項等的支持。

廣州生物院首次培育出帶有基因剪刀的工具豬