《中国科学院昆明动物研究所利用树鼩精原干细胞获得世界首只转基因树鼩》

  • 来源专题:转基因动植物新品种培育
  • 编译者: dingqian
  • 发布时间:2016-12-27
  • 12月23日,Cell Research期刊在线发表了中国科学院昆明动物研究所郑萍课题组、赵旭东课题组和姚永刚课题组共同完成的题为Long-term propagation of tree shrew spermatogonial stem cells in culture and successful generation of transgenic offspring的研究论文,该文报道了他们首次建立的树鼩精原干细胞体外培养体系,并利用体外培养的树鼩精原干细胞成功获得世界首只转基因树鼩,实现了树鼩基因修饰技术的重大突破。

    树鼩是一种具有重要潜在应用价值的实验动物。相较于啮齿类实验动物,树鼩在遗传进化地位及生理生化特征上均更接近于灵长类。并且,树鼩相比于灵长类动物在生物医学研究中有着诸多优势,包括体型小、生殖周期短、饲养成本低等。然而,缺乏遗传操作手段严重制约了树鼩作为实验动物的广泛应用和推广。由于树鼩早期胚胎收集和胚胎移植技术的难题目前均未解决,通过树鼩精原干细胞进行遗传修饰,可为树鼩遗传操作另辟蹊径。

    在郑萍研究员等的指导下,博士研究生李朝晖等首先成功筛选到细胞表面标记分子Thy1可用于富集树鼩睾丸中的精原干细胞,并发现Wnt/ß-catenin信号通路及树鼩睾丸支持细胞对于精原干细胞维持其增殖及干细胞特征至关重要,据此改善了树鼩精原干细胞体外扩增培养体系,并建立了多株可长期稳定传代培养的树鼩精原干细胞系(图A)。这些体外长期培养的树鼩精原干细胞可稳定表达外源基因(图B),也可以利用CRISPR-Cas9进行基因编辑。基因修饰后的树鼩精原干细胞移植到经白消安处理的雄性受体树鼩睾丸内,可以产生基因修饰精子,通过自然交配从而获得基因修饰子代树鼩(图C、D)。

    该工作解决了树鼩研究中缺乏基因操作技术的瓶颈难题,为树鼩作为新型实验动物的广泛应用打下良好基础。

  • 原文来源:http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/full/cr2016156a.html
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    • 近日,中国科学院昆明动物研究所肿瘤生物学学科组将全部17种树鼩KLF家族因子鉴定出来,并对基因家族全长以及锌指结构域进行系统分析。 树鼩作为与人类亲缘关系较近的类灵长类动物,因具有个体较小、繁殖快、易于饲养等传统动物模型的优点,正在成为一种新型而有潜力的疾病动物模型。昆明动物所在2013年解析出树鼩基因组以后,近年来陆续建立了树鼩乳腺癌、非酒精性脂肪肝、2型糖尿病、疱疹病毒感染的脑炎和肌膜炎、抑郁症等疾病模型。 KLF基因家族是一类含有三个高度保守的串联锌指结构的转录因子家族,KLF因子调控基因的表达,在动物细胞的增殖、分化、衰老、死亡以及癌变中起着重要作用。前期研究发现KLF5在基底型乳腺癌干细胞维持中起着关键的作用。KLF家族在许多物种中得到鉴定,包括人类、小鼠、猪、鸡、斑马鱼、线虫等,但树鼩KLF基因家族的系统发生及表达谱还没有研究报道。 肿瘤生物学学科组研究发现,通过氨基酸全长进化树分析,树鼩17种KLF因子在物种间保守。树鼩高度保守的锌指结构与人有超过平均97%的同源性,略高于小鼠。锌指结构进化树分析发现,树鼩KLF1,2,5,17在进化地位上明显比小鼠更接近于人。对高度可变的N端功能基序的分析表明,树鼩KLF3,8,12有保守的CtBP结合序列PVDLS/T,树鼩KLF9,10,11包含保守的Sin3A结合序列AA/VXXL。核定位(NLS)序列比对发现,树鼩KLF1,4,8,13在N端拥有高度保守的NLS序列。通过RT-qPCR和WB揭示了树鼩KLF因子在不同组织中不同的表达模式。最后对树鼩KLF5序列单独分析发现,KLF5蛋白序列中存在重要的翻译后修饰位点,比如S153磷酸化位点,K369乙酰化位点,K162和K209 类泛素化(SUMO)位点都在树鼩保守存在。泛素连接酶Fbw7以及WWP1识别的KLF5蛋白CPD和PY序列也同样严格保守,且树鼩KLF5与人类KLF5都具有促进细胞增殖的功能。该研究首次对树鼩KLF基因家族进行鉴定及分析,发现树鼩KLF基因家族在进化上较保守,比小鼠更接近于人。树鼩KLF蛋白结构与功能和人体中同源家族基因高度类似。研究结果为进一步以树鼩为疾病动物模型研究KLF家族因子与疾病的关系奠定了基础。
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    • 编译者:liguiju
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