基因编辑CRISPR／Cas9技术构建转基因小鼠的优势

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2016年国家自然科学基金放榜已经有一段时间啦！各位老师是不是还沉浸在喜悦中不能自拔呢？O(∩_∩)O清醒一下，我们的目标是：基金年年有，明年中更多！

每年的国家自然科学基金都是中国科研领域的风向标！通过分析国自然，可以看出最新的研究热点、目前国家重视的科目、临床上亟待解决的问题、国家科研投入方向的信号等信息，从而来指导今后的科研思路，让我们在申请其他课题以及文章发表上成功率更高！

今天张博就带领大家分析一下国自然中标热词之一——CRISPR/Cas9（资助项目：81个；资助金额：约3200万），希望我们的分析能让大家对于这项技术的最新应用有更深的了解！

被誉为“上帝之手”的CRISPR/Cas9技术利用sgRNA识别基因，介导cas9酶定位并剪切基因。当同时加入同源重组模板时，即可达到基因编辑的作用。尽管这不是科学家们利用来编辑DNA的第一个工具，它却比以往的技术要更精确、更易操作、更廉价。

（图片来源于网络）

自2014年以来，随着cas9技术的日渐成熟，其应用也越来越广泛。其中最重要的一条应用就是利用CRISPR/Cas9构建转基因模式动物（主要为基因编辑小鼠），从而为临床前提供动物层面治疗的基础研究。在针对临床的研究中，细胞实验基础实验做得再多再夯实，如果没有体内实验或者体内实验没明显效果，科研的意义就大打折扣。同样的一个实验，加上动物实验，远比细胞层面有说服力的多；同样的一篇文章，加上动物实验的数据，就是一个完整的Story，没有的话，就算是CNS的编辑也是爱莫能助。而转基因小鼠恰好弥补了这个短板。不同于裸鼠成瘤，转基因小鼠通过基因修饰，更好地模拟肿瘤模型，最大程度地还原了人类癌症的发生发展。

可以说，转基因小鼠是将基因治疗从纸上谈兵，真正落实到临床实验的桥梁！

（图片来源于网络）

相当多的疾病有望基于CRISPR/Cas9技术，经过基因编辑动物实验验证，继而应用于人类临床治疗。例如，2016年6月底美国国立卫生院(NIH)下属DNA重组咨询委员会通过决议,批准CRISPR基因治疗方案进行人体临床测试。2016年7月21日Nature主页新闻报道,中国的四川大学华西医院有望率先进行全球首个CRISPR/Cas9基因编辑技术治疗非小细胞肺癌的人体试验。

而在8月30号发表的一篇Cell Research文章中，首先研究人员从患病的家系中检测到AMPKg2的H530R突变，并利用基因编辑技术构建了表达该突变基因的转基因小鼠和基因敲入小鼠模型。两种小鼠模型均成功再现了病人的主要病理特征，从而首次证实该突变导致PRKAG2心脏综合征的发生。继而研究人员将基因编辑工具CRISPR/Cas9装载在安全高效的AAV9（腺相关病毒）中并递送到小鼠心脏表达，实现特异性地编辑突变的等位基因，成功矫正和修复了小鼠心脏的形态和功能。并显著逆转该心脏病的主要指标。首次证实CRISPR/Cas9基因治疗策略可应用于人类的显性遗传心脏病。这种巧妙地双向利用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行临床相关的研究思路越来越受到主流杂质的关注。

这些消息都是CRISPR技术走向产业化的重要信号,各大投资机构也持续看好CRISPR技术攻克遗传缺陷、癌症、艾滋病等难治病领域的巨大前景。

那么Cas9构建转基因小鼠到底有何优势呢？

1.CRISPR/Cas9构建转基因小鼠周期较短

利用传统的ES打靶技术，从载体构建到得到F1代杂合子，需要10个月左右。而Cas9技术，由于仅需注射mRNAs入小鼠胚胎，可以省去筛选ES细胞的步骤，仅需4-6个月的时间。

2.由于Cas9剪切提高了同源重组的效率，同时减少了筛选ES细胞的过程，CRISPR/Cas9构建转基因小鼠费用较低

3.CRISPR/Cas9可以同时构建多种突变

只要提供多种定位Cas9的sgRNA，这项技术可以同时在一个受精卵内构建多个突变，大大节约时间成本。

4.CRISPR/Cas9可以构建任何物种的动物模型

Cas9技术不仅局限于小鼠、大鼠，理论上可以构建任何任何物种的突变，目前实验成功的包括猪、羊、猴子等等。

由此可见，一方面伴随着国家自然科学基金的结果公布，基因编辑方向的持续火爆是可以预见的，今后的科研投入也是必然；另一方面，伴随基因编辑动物模型越来越易得，越来越普遍，文章或者基金中对动物实验的要求会越来越高！