2022-10-12 15:13:06
10月9日，西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院華進(jìn)聯(lián)團(tuán)隊(duì)和云南農(nóng)業(yè)大學(xué)魏紅江團(tuán)隊(duì)合作，采用高效培育多基因編輯豬的sgRNA表達(dá)方案，利用三頭代孕母豬產(chǎn)下兩頭雙基因編輯仔豬。這是西北地區(qū)首次成功獲得多基因編輯克隆豬，標(biāo)志著該地區(qū)生豬產(chǎn)業(yè)基因編輯生物育種技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
相關(guān)成果以“Optimization of sgRNA-expression strategy to generate multiplex gene-editing pigs”的論文在Zoological Research雜志在線發(fā)表，論文通訊作者是華進(jìn)聯(lián)教授和魏紅江教授。西北農(nóng)林科技大學(xué)2019級(jí)博士生張炬慶，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)郭建雄，動(dòng)物醫(yī)學(xué)院碩士生吳筱潔和動(dòng)物科技學(xué)院王禹教授為文章共同第一作者。
以CRISPR/Cas9為代表的基因編輯技術(shù)被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物的性狀改良。然而，大多數(shù)研究進(jìn)展基于人和小鼠模型，由于物種間的快速進(jìn)化，已報(bào)道的策略能否在大動(dòng)物中適用仍然是該領(lǐng)域面臨的瓶頸問題。
過去幾十年，豬繁殖和呼吸綜合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV）（俗稱藍(lán)耳病）給全球養(yǎng)豬業(yè)造成了重大經(jīng)濟(jì)損失。鑒于豬CD163基因所編碼的蛋白是PRRSV感染所必需的受體，對(duì)豬CD163的敲除可以培育出對(duì)PRRSV感染具有強(qiáng)抵抗能力的新品系。此外，通過基因編輯敲除豬肌肉抑制因子MSTN基因，獲得的豬后代表現(xiàn)出更高的瘦肉率。因此，對(duì)豬多個(gè)基因同時(shí)編輯并最終培育出抗病高產(chǎn)新品種，在未來畜牧生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
該研究應(yīng)用三種策略開展豬的多基因編輯，包括共轉(zhuǎn)染攜帶不同sgRNA的質(zhì)粒，用轉(zhuǎn)染單個(gè)含有串聯(lián)sgRNA表達(dá)盒的質(zhì)粒，以及轉(zhuǎn)染含有多順反子sgRNA載體的策略。該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了攜帶三種靶向MSTN和CD163的sgRNA表達(dá)裝置的載體系統(tǒng)，并量化了其在豬胎兒成纖維細(xì)胞中的編輯效率。結(jié)果表明，串聯(lián)sgRNA表達(dá)盒的策略可以高效實(shí)現(xiàn)豬的多基因改良。將CD163和MSTN基因同時(shí)編輯的豬胎兒成纖維細(xì)胞進(jìn)行體細(xì)胞核移植試驗(yàn)，利用三頭代孕母豬最終產(chǎn)下兩頭雙基因編輯仔豬。全基因組測(cè)序結(jié)果證實(shí)兩頭基因編輯豬均未出現(xiàn)預(yù)期之外的基因組改變。
傳統(tǒng)顯微注射培育基因編輯豬策略往往產(chǎn)生雜合子或者嵌合體動(dòng)物，而后續(xù)純合子的選育過程需要消耗大量的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。本研究為豬的多基因改良提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)體系，培育的CD163和MSTN雙基因編輯豬也為后續(xù)培育抗豬繁殖與呼吸障礙綜合征種豬及高瘦肉率種豬提供了優(yōu)秀種質(zhì)材料。
本研究得到國家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和陜西省重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目等資助。
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