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上海生科院完全染色体敲除研究获进展

发布时间:2017-11-28 00:00

用 CRISPR/Cas9 介导的 Y 染色体敲除获得特纳综合征小鼠

  a.Y 染色体基因靶向位点示意图。b. 实验设计。将 Cas9 mRNA 和 2 个特异靶向 Rbmy1a1,Ssty1,Ssty2 或 Kdm5d 基因的 sgRNAs 分别注射到小鼠受精卵。c. 所获小鼠的性别比例。d.12 周的 XO 小鼠。e.XO 小鼠的 DNA FISH 结果。

11 月 25 日,中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉研究组与北京大学胡家志实验室合作完成的研究论文,以《CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术敲除目标染色体》为题,发表在《基因组生物学》上。该研究介绍了 CRISPR/Cas9 技术的新型应用,即在细胞、胚胎或体内组织中,针对目标染色体进行多个 DNA 剪切,可以选择性消除单条染色体。CRISPR/Cas9 介导的目标染色体消除为动物模型的建立以及非整倍体疾病的治疗提供了新的策略与方法。

II 型细菌的 CRISPR/Cas9 系统由 Cas9 核酸酶和单链引导 RNA(sgRNA)组成,已被改造成一个高效的基因编辑工具,可显著提高编辑基因组的能力。sgRNA 引导 Cas9 到达特定的基因组区域,剪切形成双链 DNA 缺口,该缺口可以通过两种方法修复——非同源染色体末端连接修复或同源重组修复。CRISPR/Cas9 基因编辑技术已应用于生产精确基因突变、重组和染色体片段敲除的细胞或动物。研究人员提出 CRISPR/Cas9 基因编辑技术是否可以用于整条染色体的消除,进而对建立染色体缺失的动物模型以及非整倍体疾病的治疗提供新途径。

为验证这个想法,研究人员首先证明应用 CRISPR/Cas9 介导的针对 Y 染色体的多位点 DNA 切割可以有效地将小鼠胚胎干细胞的 Y 染色消除。这种多位点剪切可通过单个 sgRNA 靶向结合多个特异的染色体位点,或通过 14 个 sgRNA 分别结合各自的特异位点来达到。此外,他们还发现小鼠 X 染色体,人的 7 号和 14 号染色体均可以通过这种方法消除。更重要的是,唐氏综合症病人的 iPS 细胞中的 21 号染色体也可以通过这种方法特异性消除。因此,该研究第一次证实了性染色体和常染色体可以通过基因编辑特异性消除。

研究工作获得了国家科技重大专项,中科院战略性先导科技专项,国家高科技研发项目 (863 项目),国家自然科学基金会,中国青年千人计划,中科院重大突破等的支持。

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