新技术丨孟安明组建立未成熟卵母细胞原位操作新技术

　　基因突变与转基因技术已经成为基因功能研究、细胞谱系追踪和人类疾病建模等的重要工具。目前进行这些遗传操作通常是通过显微注射将相应的物质导入受精卵中，但是通过这种方式建立的突变体或转基因动物往往是嵌合体，若想得到稳定的杂合体或纯合体分别需要至少再传一代或两代，因此科学家一直在寻找方法对配子进行遗传操作，以降低时间和人力成本。

　　雌配子由于体积大，成为配子操作的首选。卵母细胞作为雌性配子，在卵巢中发育成熟。并且，卵母细胞的成熟过程十分复杂，需要多种垂体促性腺激素和性类固醇参与调节。包裹在卵母细胞周围的体细胞（如卵泡细胞和颗粒细胞等）对其成熟也是必不可少的。因此，未成熟卵母细胞的体外培养仍然是一项具有挑战性的工作。如果能够在体内对未成熟卵母细胞进行遗传操作，并使其仍在体内继续发育成熟，这将对配子遗传操作提供极大的便利。

　　针对上述问题，近日，清华大学生命学院孟安明院士团队在Journal of Molecular Cell Biology（JMCB）以封面文章形式发表了题为The genetic program of oocytes can be modified in vivo in the zebrafish ovary的研究成果：该研究建立了斑马鱼未成熟卵母细胞原位显微注射技术（Oocyte Microinjection In Situ，OMIS），对活体雌鱼体内的未成熟卵母细胞进行显微操作。

　　作者发现，在褪黑素（Melatonin）的作用下，有约20%注射后的卵母细胞能够成熟、排卵并受精；并且所得胚胎可正常发育为性成熟成鱼。随后，作者利用该技术：1）注射mRNA或吗啉环修饰的反义寡核苷酸（Morpholino）实现在卵母细胞中母源过表达或敲低母源蛋白，为母源基因研究提供了强有力的工具；2）注射CRISPR/Cas9可以更高比例观察到纯合突变体表型，并首次证明未成熟的卵母细胞基因组能够被编辑；3）结合Tol2转座酶的转基因技术，实现了短期内构建出三重转基因品系，在F1代即可获得三重稳定遗传品系。

斑马鱼卵母细胞原位显微操作技术流程示意图

　　综上所述，卵母细胞原位显微注射技术能够更高效地编辑基因组、更快速地构建转基因品系、更彻底地敲低母源基因表达。同时，此技术为原位修复脊椎动物卵母细胞发育缺陷提供了新思路。

OMIS技术应用模式图

　　作者简介

　　孟安明教授，清华大学生命科学学院教授，清华-北大联合中心研究员，2007年当选中国科学院院士，2008年当选发展中国家科学院（TWAS）院士。现任中国动物学会理事长，中国遗传学会副理事长。主要利用斑马鱼为模式系统，研究脊椎动物胚胎早期发育的分子调控机制，包括母源因子的作用、胚胎层诱导与分化的调控机制、细胞谱系和细胞间通信等，研究成果有助于理解和预防人类不育不孕和出生缺陷。

左为吴小童，右为沈炜敏

　　清华大学生命学院博士生吴小童和博士生沈炜敏为该论文的共同第一作者。