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

　　由于豬在器官結(jié)構(gòu)、大小以及生理代謝、免疫系統(tǒng)等方面與人更加接近，被普遍認(rèn)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。要獲得這些模型，需要對豬的進(jìn)行基因組編輯。目前，對豬等大動物在體內(nèi)直接進(jìn)行基因突變在技術(shù)上尚不可行。豬的基因組編輯主要依賴于受精卵注射或體細(xì)胞核移植技術(shù)來實現(xiàn)。受精卵注射方式建立基因編輯動物易產(chǎn)生嵌合體，需要繁殖到第二代，甚至第三代，花2-3年的時間才能夠獲得有實際用途的基因編輯豬；而利用體細(xì)胞核移植技術(shù)制備基因編輯大動物模型，因多種不可控等因素影響，體細(xì)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(shù)，成功地將能夠剪開基因的Cas9蛋白基因插入到豬基因組的一個特定的位點（ROSA26），相當(dāng)于在豬體內(nèi)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(jié)合的loxp位點，后者相當(dāng)于一個開關(guān)，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(xì)胞核移植技術(shù)，在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)入能識別特定基因的gRNA和重組酶，就可直接對豬的基因組進(jìn)行編輯，從而快速獲得相應(yīng)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(guān)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(xì)胞的基因組發(fā)生癌化突變。三個月后，豬出現(xiàn)了典型的肺癌癥狀和病理變化，從而成功地建立了原發(fā)性肺腫瘤大動物模型。 

　　利用條件性表達(dá)Cas9基因豬模型，可高效的實現(xiàn)大動物體內(nèi)細(xì)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(jìn)展和加快在生物醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價值的基因修飾豬模型的建立。 

　　該研究獲得國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國際合作重點項目、廣東省科技計劃項目和廣州市科學(xué)(技術(shù))研究專項等經(jīng)費支持。 

　　論文鏈接

豬是理想的動物模型 

　　廣州生物院在世界上首次培育出帶有基因剪刀的工具豬