西北农林科大等成功获得多基因编辑克隆猪

多基因编辑猪的培育。

多基因编辑猪的鉴定。图片由论文作者提供

10月9日，西北农林科技大学动物医学院华进联团队和云南农业大学魏红江团队合作，采用高效培育多基因编辑猪的sgRNA表达方案，利用三头代孕母猪产下两头双基因编辑仔猪。这是西北地区首次成功获得多基因编辑克隆猪，标志着该地区生猪产业基因编辑生物育种技术达到世界先进水平。

相关成果的论文在《动物学研究》（Zoological Research）杂志在线发表，论文通讯作者是华进联教授和魏红江教授。西北农林科技大学动物医学院2019级博士生张炬庆，云南农业大学郭建雄，西北农林科技大学动物医学院硕士生吴筱洁和动物科技学院王禹教授为文章共同第一作者。

以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术被广泛应用于动物的性状改良。然而，大多数研究进展基于人和小鼠模型，由于物种间的快速进化，已报道的策略能否在大动物中适用仍然是该领域面临的瓶颈问题。

过去几十年，猪繁殖和呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV）（俗称蓝耳病）给全球养猪业造成了重大经济损失。鉴于猪CD163基因所编码的蛋白是PRRSV感染所必需的受体，对猪CD163的敲除可以培育出对PRRSV感染具有强抵抗能力的新品系。此外，通过基因编辑敲除猪肌肉抑制因子MSTN基因，获得的猪后代表现出更高的瘦肉率。因此，对猪多个基因同时编辑并最终培育出抗病高产新品种，在未来畜牧生产领域具有广阔的应用前景。

该项研究应用三种策略开展猪的多基因编辑，包括共转染携带不同sgRNA的质粒，用转染单个含有串联sgRNA表达盒的质粒，以及转染含有多顺反子sgRNA载体的策略。该团队构建了携带三种靶向MSTN和CD163的sgRNA表达装置的载体系统，并量化了其在猪胎儿成纤维细胞中的编辑效率。他们的结果表明，串联sgRNA表达盒的策略可以高效实现猪的多基因改良。将CD163和MSTN基因同时编辑的猪胎儿成纤维细胞进行体细胞核移植试验，利用三头代孕母猪最终产下两头双基因编辑仔猪。

论文作者们通过全基因组测序结果证实两头基因编辑猪均未出现预期之外的基因组改变。

传统显微注射培育基因编辑猪策略往往产生杂合子或者嵌合体动物，而后续纯合子的选育过程需要消耗大量的时间和经济成本。相关领域专家认为，本研究为猪的多基因改良提供了一种经济高效的技术体系，培育的CD163和MSTN双基因编辑猪也为后续培育抗猪繁殖与呼吸障碍综合征种猪及高瘦肉率种猪提供了优秀种质材料。

据了解，本研究得到国家自然科学基金、陕西省重点科技创新团队项目和陕西省重点产业链项目等资助。

论文相关信息：Optimization of sgRNA expression strategy to generate multiplex gene-edited pigs (zoores.ac.cn)