基因“剪刀”可加快哺乳动物特定基因的遗传

  基因驱动对啮齿类动物的作用不如对昆虫有效,这项新研究的目的是创造新实验鼠品种,而不是消灭野生种群。

  近日,美国加州大学圣迭戈分校遗传学家Kimberly Cooper团队在预印本服务器bioRxiv上发表了研究,他们在3年前证明CRISPR技术可以对果蝇进行一种高效的基因驱动。老鼠遗传学家Gaetan Burgio说,我们还一无所知啮齿类动物的基因驱动,都认为它与苍蝇的效率是一样的,但结果却大不相同。

  CRISPR的两种成分Cas9和gRNA,gRNA能运送Cas9运送到基因组的一个特定目标上,再加上一个可以修饰皮毛颜色的基因。研究人员设计携带DNA切割酶Cas9的雌鼠以及携带向导RNA(gRNA)的雄鼠。

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  同源定向修复(HDR):Cas9切割后,一个细胞会修复损伤,可以重新连接被切断的DNA链,也可以插入新的DNA片段弥补缺口。

  研究人员迫使细胞向HDR靠近。在减数分裂期间,他们控制Cas9,染色体会自然地交换DNA,而在这些交换过程中,细胞只允许进行HDR。

  结果在雄鼠中无效,但基因驱动在雌鼠中成功了,将许多毛色修饰基因复制到了伴侣染色体上,即使她与没有该基因的雄性交配,大约90%的幼仔会遗传该基因。

  这种策略可以加速培养具有引入或受损基因的老鼠,该方法可能“非常有用”,人类的许多疾病都是由几个基因畸变引起的,而且制作小鼠模型模仿这些疾病缓慢而艰难。基因驱动技术让5年的工作可以在1年内完成。

  尽管这项新研究的目的仅仅是设计实验鼠,但有人感到担忧,该技术形成的小鼠可能被释放到野生环境中从而产生不良影响。其实,在不同染色体上的Cas9和gRNA基因,会逐渐分离从而基因驱动失效。基因驱动技术才开始,任何的乐观或忧虑,都可能为时过早。