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基因组编辑遇到有袋动物会发生什么

RIKEN 生物系统动力学研究中心 (BDR) 的研究人员成功创造了第一个基因工程有袋动物。这项发表在科学杂志《当代生物学》上的研究将有助于破译仅在有袋动物中观察到的独特特征的遗传背景。

转基因动物,尤其是小鼠和大鼠,是研究生物过程的极其重要的工具。例如,研究人员经常沉默基因以了解它们的正常功能是什么。由于有袋动物具有独特的特征,因此研究它们需要开发具有代表性的动物模型。迄今为止,最好的选择是负鼠,它被认为是所有有袋动物的祖先。作为第一个完成全基因组测序的有袋动物,负鼠是一种很好的模型动物,因为它的体型和繁殖特征与小鼠和大鼠相似。

与其他有袋动物一样,负鼠具有其他哺乳动物所没有的多种特征。它在没有功能性胎盘的情况下发育,幼崽过早出生。与人类一样,但与其他非有袋类哺乳动物不同,它仅通过暴露在紫外线下就会患上皮肤癌。与其他哺乳动物不同的是,脊髓损伤的新生负鼠幼崽具有自然愈合的能力。由于这些独特的特征,研究有袋动物的生物学引起了人们的兴趣。然而,如果没有成熟的技术来对有袋动物进行基因改造,就很难分析它们的潜在遗传学。现在,由理研 BDR 的 Hiroshi Kiyonari 领导的研究团队正在利用新的基因编辑技术来推动负鼠研究。

基因组编辑需要系统地收集受精卵,因为基因组编辑的解决方案被注入到受精卵中。由于负鼠发情周期长,领地意识强,即使生活在一起,一对夫妇也需要一周左右的时间才能交配,因此很难系统地进行实验。研究小组使用一种用于小鼠和其他实验动物的激素来刺激雌性发情,并成功地显着缩短了交配所需的时间。

需要将胚胎移植到代孕母亲中以生成基因组编辑的受精卵。正如在小鼠和大鼠中所做的那样,研究人员将受精卵转移到可育雌性负鼠的子宫中,并成功获得了幼崽。这是在有袋动物中建立胚胎移植技术的第一例。

通常使用细针将基因组编辑所需的溶液注入受精卵。然而,由于负鼠的受精卵被一层厚厚的蛋白质和坚硬的壳状结构包围,注射针无法穿透它。“我们成功的秘诀之一,”Kiyonari 解释说,“是使用压电元件和针头,这使得针头能够穿透鸡蛋周围的硬壳层和厚层。因此,压电使注射成为可能受精卵没有明显损伤。”

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