來自Milwaukee的消息,，威斯康星醫(yī)學(xué)院、Sangamo Biosciences,、Sigma-Aldrich,、Open Monoclonal Technology以及INSERM公司聯(lián)合宣布使用zinc finger nuclease(ZFN)技術(shù)成功培育出首只靶基因敲除大鼠。
在7月24日出版的Science雜志上,，研究人員描述使用ZFN技術(shù)來培育永久可遺傳的基因突變大鼠,，為后續(xù)開發(fā)人類疾病基因突變動物模型奠定基礎(chǔ)。使用ZFN技術(shù)讓上述動物模型的開發(fā)過程更快速,，而且讓研發(fā)人員能開發(fā)出除小鼠以外其他轉(zhuǎn)基因動物,。
威斯康辛醫(yī)學(xué)院的人類和分子遺傳學(xué)研究中心主任Howard Jacob博士說：“到目前為止，大鼠遺傳學(xué)家缺乏一種可行的靶基因敲除技術(shù)來了解這些特定的基因功能,。此項研究證明ZFN技術(shù)能省去許多繁瑣的試驗步驟,，如核轉(zhuǎn)(克隆)或胚胎干細胞等，并且讓我們更加快速的培育出新的動物模型”,。
這篇題為《經(jīng)由胚胎微量注射鋅指核酸酶創(chuàng)建基因剔除大鼠》的論文指出,，科學(xué)家使ZFN技術(shù)在沒有對其他基因造成重大影響下，敲除了一個插入的報告基因和兩個大鼠天然基因,。最重要的是,，使用ZFN技術(shù)突變的大鼠后代同樣帶有突變基因，這證明該修飾是永久可遺傳的,。總之,，這些實驗結(jié)果證明能把ZFN技術(shù)利用于早期胚胎,，并且能快速地在整個生物體中建立可遺傳的基因敲除突變。
大鼠在許多生理特性上要比小鼠更接近人類,，是建立人類疾病模型的理想對象,。許多遺傳特征表明：大鼠的約2.5萬到3萬個基因中的90%與人類和小鼠相似，其較大體形使其成為通過連續(xù)采樣進行藥物評估的理想模型,。培育敲除突變基因的大鼠一直以來是一項重大挑戰(zhàn),，但此項新技術(shù)將使大鼠在生理學(xué)、內(nèi)分泌學(xué),、神經(jīng)學(xué),、新陳代謝、寄生蟲及癌癥形成和發(fā)展的研究中發(fā)揮更大的作用,。Jacob博士希望利用這些基因剔除大鼠更好地了解高血壓,、心臟病,、腎功能衰竭和癌癥等疾病的進程。
ZFN技術(shù)是一種可誘導(dǎo)生物體內(nèi)的DNA在特定位置產(chǎn)生雙鏈斷裂的重組蛋白,。這種雙鏈斷裂刺激細胞的天然DNA修復(fù)路徑,，并導(dǎo)致DNA序列中特定位置的變化。此前,，鋅指核酸酶技術(shù)曾用于剔除果蠅,、蠕蟲、人工培養(yǎng)的人體細胞及斑馬魚胚胎中的特定基因,，現(xiàn)在正用于人體臨床試驗以治療艾滋病,。利用此項技術(shù)在哺乳動物胚胎中進行基因編輯則是首個成功的例子。
Sangamo公司的研發(fā)副總裁Philip Gregory,D.Phil說: “此項鋅指核酸酶技術(shù)將可廣泛適用于各類物種,。使用標準實驗室技術(shù)進行微量注射,，鋅指核酸酶技術(shù)為剔除細胞內(nèi)和整個生物體內(nèi)的基因提供了一個強大的工具。該技術(shù)將成為對細胞,、植物和轉(zhuǎn)基因動物進行基因改造的可行方案,。”(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦原始出處：
Science 24 July 2009:Vol. 325. no. 5939,P433.DOI: 10.1126/science.1172447
Knockout Rats via Embryo Microinjection of Zinc-Finger Nucleases
Aron M. Geurts,1,2,* Gregory J. Cost,3,* Yevgeniy Freyvert,3 Bryan Zeitler,3 Jeffrey C. Miller,3 Vivian M. Choi,3 Shirin S. Jenkins,3 Adam Wood,4 Xiaoxia Cui,4 Xiangdong Meng,3 Anna Vincent,3 Stephen Lam,3 Mieczyslaw Michalkiewicz,1,2 Rebecca Schilling,1,2 Jamie Foeckler,3 Shawn Kalloway,3 Hartmut Weiler,1,2 Séverine Ménoret,5 Ignacio Anegon,5 Gregory D. Davis,4 Lei Zhang,3 Edward J. Rebar,3 Philip D. Gregory,3 Fyodor D. Urnov,3 Howard J. Jacob,1,2,6,$Roland Buelow5,$
The toolbox of rat genetics currently lacks the ability to introduce site-directed, heritable mutations into the genome to create knockout animals. By using engineered zinc-finger nucleases (ZFNs) designed to target an integrated reporter and two endogenous rat genes, Immunoglobulin M (IgM) and Rab38, we demonstrate that a single injection of DNA or messenger RNA encoding ZFNs into the one-cell rat embryo leads to a high frequency of animals carrying 25 to 100% disruption at the target locus. These mutations are faithfully and efficiently transmitted through the germline. Our data demonstrate the feasibility of targeted gene disruption in multiple rat strains within 4 months time, paving the way to a humanized monoclonal antibody platform and additional human disease models.
1 Human and Molecular Genetics Center, Medical College of Wisconsin, Milwaukee, WI 52336, USA.
2 Department of Physiology, Medical College of Wisconsin, Milwaukee, WI 52336, USA.
3 Sangamo BioSciences, Incorporated, Richmond, CA 94804, USA.
4 Sigma-Aldrich Biotechnology, St. Louis, MO 63103, USA.
5 INSERM, UMR 643, CHU, Nantes, Université de Nantes, 44322 Nantes, France.
6 Department of Pediatrics, Medical College of Wisconsin, Milwaukee, WI 52336, USA.
7 Open Monoclonal Technology, Incorporated, Palo Alto, CA 94303, USA.
$ To whom correspondence should be addressed
* These authors contributed equally to this work.
