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世界首例基因编辑狗诞生

来源:成都商报/颜雪 2015-10-26 10:51

近日,国际知名杂志《分子细胞生物学》在线发表论文,公布了“世界首例基因敲除狗”成果。世界首例基因敲除狗的出现,使专属宠物狗定制,以及帕金森症、渐冻人症等提供更合适的疾病动物模型,在不久的未来将成为可能。

而此次论文通讯作者(课题负责人)之一是四川内江人、中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员赖良学。论文第一作者(贡献最大者)是四川成都人、中国科学院广州生物医药与健康研究院副研究员邹庆剑。

10月22日,成都商报记者通过电话联系上正在外地出差的中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学。赖良学表示,“大力士”和“天狗”是世界上首对基因敲除狗。“基因编辑动物包括过狗、猪、牛、羊、兔子、小鼠、大鼠都做出来了。狗以前也有人想做,但没做出来。”此次,中国正式将全球首对基因编辑狗做出来。

赖良学解释,之所以基因编辑狗一直没做出来,难点主要在于狗的生殖系统。“狗的生殖系统跟其他动物不一样。我们把胚胎放到一个代孕母里,但代孕母周期要一致才能做成,但狗的生殖周期差距比较大,所以移植到另一个代孕母上就很困难。”赖良学说。

两年前,中国科学院广州生物医药与健康研究院、南京大学-南京生物医药研究院、广州医药研究总院等28名研究人员开始合作研发。“我们主要负责技术方面。”赖良学说,团队选取肌肉生长抑制素基因作为第一个敲除目标基因,该基因对骨骼肌生长具有抑制作用,被敲除后,肌肉生长发育能力增强,方便观察。

为此,经过多次试验后,赖良学团队首创——“不找另外一个代孕母,不把胚胎拿出来,经过基因编辑后直接放回原本的狗里去。”赖良学还说,“像这种把胚胎放进去,还不是把胚胎全部冲出来放进去,当时只把狗一边的胚胎冲出来,进行基因编辑,另外一边不冲它,避免影响内环境。一方面可以拿到狗的胚胎,另一方面还保持正常环境。这也是只有我们团队做的。”

两年时间,团队编辑了67个胚胎,27只小狗出生,但只有一雄一雌两只犬的肌生成抑制蛋白成功删除,雄犬被命名为“大力士”,雌犬被命名为“天狗”。“最后确定实验成果是2014年6月份,狗狗出生。现在两只狗都是15个月。”赖良学说。随着年龄增加,(它们)肌肉会越来越发达。“现在两只狗都非常健康,在习性上也没有什么改变,就是肌肉更发达,运动能力更强一些,跑步更强。”赖良学说。

前景展望

攻克重症、定制高级宠物成为可能

做实验的目的就是为了获得世界上第一个基因编辑狗,“目的是在世界上首次建立狗的基因敲除打靶技术。”此次试验成功最重要的成果是可以用作生物医药模型。疾病模型狗的作用之一,是替代人类试药用药。“如果狗的基因可以进行编辑的话,帕金森、重症肌无力、渐冻人症等人类疾病,可以在狗的身体上重现,这样可以用狗进行人类疾病的病理机制和治疗方法研究,将来重点也是这个方向。”

“可以说,疾病模型动物是生物医药上必不可少的,以前经常用小鼠,但小鼠生理状况跟人差别也很大,用小鼠做出来的结果在人身上往往就没有效果。这就是为什么要做狗等大动物的原因。”赖良学说,“这两三年,现在基因编辑技术在国际上发展很快。这两年由于那些新技术,让效率大大提高。中国基因编辑技术在国际上基本上是同步的,以前第一只基因编辑猴是我们做出来的,现在狗也是我们做出来的。可以说,在大动物动物模型上,中国是走在世界前面的。”赖良学说,动物模型是解决那些疾病的一个重要保障。

高级宠物定制也将成为可能。“如果道德伦理解决了,就可以说有高级定制版的狗。你想要跑得快的肌肉发达的狗,你想要聪明的狗,你想要红眼睛的狗,你想要茶杯大小的狗,原则上说都可以通过基因编辑得到。”赖良学说,团队本身并没有发展定制狗商业化的打算,“我主要是做生物医药,重点是关注疾病模型狗,至于商业宠物定制可能一些公司更感兴趣。”

素描邹庆剑

嗜辣爱火锅 每年都要回成都 被赞“不可或缺”

按照国际惯例,通讯作者一般指整个课题的负责人,而第一作者则是工作中贡献最大的研究人员。赖良学是此次论文的通讯作者之一,而论文的第一作者则是四川成都人、中国科学院广州生物医药与健康研究院邹庆剑。33岁的邹庆剑如今每年都要回成都,地道成都人的他依然嗜辣,爱火锅。

“在四川农大读本科后,到中国科大硕博连读,2008年进入中科院广州生物医药与健康研究院。”邹庆剑说,2012年开始,由中科院广州生物医药与健康研究院再生生物学重点实验室、南京大学,以及广州医药研究中心一起联合筹划全球首支基因编辑狗。“一开始想做克隆狗,但实际做的过程中发现了很多困难。研究期间,基因敲除技术出现了,可以非常高效地进行基因编辑。我们就转方向,想在狗身上利用基因敲除。”邹庆剑表示,“这个技术咋整,哪里出问题了如何攻克,都算我的工作。前期失败了很多次,主要问题是判断狗的卵细胞是否受精、受精卵的体外培养技术不成熟,以及卵供体狗与受体狗之间难以实现处于同一生殖周期。”

邹庆剑所做工作主要是技术上如何操作,后来团队想到自体移植的办法——基因编辑后再放回。一则减少了狗的用量,二则增加效率。以前的人之所以要走异体移植路线,是因为其他动物(如猪、牛、羊等)胚胎操作比较方便。“自体移植对实验技术操作的要求更高,把卵细胞取出后,必须在半小时内操作完并输入回去。狗胚胎的体外培养技术体系还没建立好,在体外时间过长,卵细胞会死亡,试验就会失败。”不像小鼠、兔子、猪,体外培养比较成熟,养几天再移植也没事。

通讯作者之一赖良学是内江人。“我现在每年春节都会回四川,还是很喜欢吃辣,喜欢内江面。”赖良学评价邹庆剑的作用是不可或缺的:“只有发挥(作用)最大的人,才能成为第一作者。这次试验中,第一作者主要设计具体基因打靶方面的载体构建及实验方案的设定。”(生物谷Bioon.com)

 

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