陆新章,张 梅,娄颜坤,马育芳,李大力

(1 上海市农业科学院,上海201403;2 上海市调控生物学重点实验室,华东师范大学生命科学学院生命医学研究所,上海200241)

猪作为一种重要的模式动物,具有其他模式动物无法比拟的优点。相对于应用最为广泛的鼠类,猪在器官大小、解剖、生理、新陈代谢、神经生物学和基因组等方面和人类具有很高的相似性,从而能够更加精确地模拟许多人类疾病的表型[1];猪疾病模型的合适尺寸以及长寿命还有助于在临床条件下进行手术操作,并且在临床相关时间范围内对治疗药物进行长期跟踪和评估。而与人类相似度更高的灵长类动物相比,猪产仔量多、后代生长快,因此仅需要较低的维持成本,也不容易引发伦理问题。基于此,猪在构建人类疾病模型、生产人类药用蛋白和器官移植等方面有着巨大的应用空间。

出于这些研究目的,科学家们采用基因打靶等技术对猪进行特异的遗传改造。然而,由于缺乏胚胎干细胞,科学家们需要在体细胞中通过同源重组引入靶向修饰,再通过体细胞核移植生产转基因猪。大动物体细胞中同源重组的效率极低,因此传统的基因打靶往往只能引入杂合突变,具有纯合突变的动物需要通过后续的连续打靶或者几轮育种步骤获得。这些操作费时费力且造价昂贵,在很大程度上限制了该领域的发展。

直到人工内切核酸酶的出现,它不仅显著提高了打靶效率,还能够通过在受精卵或者体细胞中直接注射工程化内切核酸酶,在胚胎发生过程中同时突变多个基因[2]。……