科学家首次培育出带有基因剪刀的工具猪 11月16日

11月16日，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组的最新研究成果，以 Cre-dependent Cas9-expressing pigs enable efficient in vivo genome editing 为题，在线发表在 Genome Research（《基因组研究》）上。该研究首次构建了新型条件性表达 Cas9 基因工具猪模型，利用此模型，率先实现了直接对成体大动物进行体内基因编辑，并首次建立了大动物原发性肺癌模型。

猪在器官结构、大小以及生理代谢、免疫系统等方面与人更接近，被普遍认为是非常理想的大动物疾病模型、异种器官移植供体模型和异种器官再造受体模型。获得这些模型，需要对猪的进行基因组编辑。目前，对猪等大动物在体内直接进行基因突变在技术上尚不可行。猪的基因组编辑依赖于受精卵注射或体细胞核移植技术来实现。受精卵注射方式建立基因编辑动物易产生嵌合体，需要繁殖到第二代，甚至第三代，2-3年的时间才能够获得有实际用途的基因编辑猪；利用体细胞核移植技术制备基因编辑大动物模型，因多种不可控等因素影响，体细胞克隆成功率非常低，同样耗时、耗力，且成本极高。

研究人员利用基因打靶技术，将能够剪开基因的 Cas9 蛋白基因插入到猪基因组的一个特定的位点（ROSA26），相当于在猪体内加入了一把基因剪刀，并且在Cas9基因附近加上了能与 Cre 重组酶结合的 loxp 位点，后者相当于一个开关，能对其剪切功能的开启加以控制。研究人员利用此工具模型，不需要依赖受精卵注射或体细胞核移植技术，在动物体内转入能识别特定基因的gRNA和重组酶，可直接对猪的基因组进行编辑，从而快速获得相应基因编辑猪模型。

研究人员将包装的含有 Cre 重组酶和靶向六种肿瘤相关基因的 gRNAs 慢病毒通过滴鼻方式，感染工具猪的肺脏，在猪肺细胞的基因组发生癌化突变。三个月后，猪出现了典型的肺癌症状和病理变化，从而建立了原发性肺肿瘤大动物模型。

利用条件性表达 Cas9 基因猪模型，可高效的实现大动物体内细胞单基因、多基因、超大片段基因的编辑。这一研究成果将推动猪基因功能的研究进展，并加快在生物医药及农业领域有重要应用价值的基因修饰猪模型的建立。

研究工作获得国家自然科学基金、中科学国际合作重点项目、广东省科技计划项目和广州市科学(技术)研究专项等的支持。

广州生物院首次培育出带有基因剪刀的工具猪

来源：中国科学院广州生物医药与健康研究院