Whitehead研究所的創(chuàng)始人Rudolf Jaenisch，曾在1974年成功構(gòu)建出第一只轉(zhuǎn)基因小鼠，由此改變了遺傳學(xué)的研究模式。近日他在《細(xì)胞》（Cell）雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究成果，將再次徹底改變遺傳工程動(dòng)物模型的構(gòu)建方式，甚至有可能重新定義哪些物種可作為模式生物。

Jaenisch 說：“這種新方法顛覆了游戲的規(guī)則。我們現(xiàn)在可以在3-4周的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建出攜帶5種突變的小鼠，而采用傳統(tǒng)的方法這需要3-4年的時(shí)間。并且這種方法相當(dāng)?shù)暮唵?，甚至比傳統(tǒng)的方法還要簡單得多。”

科學(xué)家們通過改變與特定疾病相關(guān)的特異基因，構(gòu)建出小鼠模型。利用這種模型，科學(xué)家們可以研究疾病的發(fā)展和進(jìn)程，以及各種遺傳和化學(xué)干預(yù)所產(chǎn)生的影響。在過去的20年里，構(gòu)建這種模型的方法相對沒有發(fā)生什么改變：即科學(xué)家們將一段DNA插入到小鼠胚胎干（ES）細(xì)胞中，然后將修飾細(xì)胞注入到稱作為胚泡（blastocyst）的極早期胚胎中，再將發(fā)育中的胚胎移植到代孕雌鼠體內(nèi)。整個(gè)過程需要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間及數(shù)萬美元才能構(gòu)建出一種單拷貝基因“敲除”小鼠品系。且這樣的基因敲除只能在極少數(shù)的物種中完成，其中包括小鼠和大鼠，這是因?yàn)樗鼈兊?/SPAN>ES細(xì)胞可以進(jìn)行可靠地培養(yǎng)和基因修飾。

Jaenisch實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們所采用的這種新方法，可以繞過ES細(xì)胞，快速有效地生成多個(gè)基因雙拷貝均有突變的小鼠。在這篇新的Cell文章中，Haoyi Wang、Hui Yang和Chikdu Shivalila描述了他們的新技術(shù)，它是以某些細(xì)菌利用來抵御病毒攻擊的一種系統(tǒng)為基礎(chǔ)。

這是第一次利用這種稱作CRISPR/ Cas的系統(tǒng)，在一個(gè)多細(xì)胞生物體內(nèi)改變多個(gè)基因。Shivalila說這一過程操作非常簡單，他預(yù)計(jì)其他的實(shí)驗(yàn)室將能夠迅速地采用它。

Shivalila 說：“由于其更快速且高效，我們認(rèn)為對于任何具有核心設(shè)施的機(jī)構(gòu)或大學(xué)，這將成為他們著手構(gòu)建攜帶特異突變小鼠的一種方法。我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，我們能夠非常非常有效地（效率大約為80%）在4個(gè)位點(diǎn)‘敲除’兩個(gè)基因。而如果我們使用TALENs，只敲除一個(gè)基因，其效率大約為30%?！?/SPAN>

ES細(xì)胞是傳統(tǒng)方法生成模型的一個(gè)限制條件，而CRISPR/Cas技術(shù)甚至不需使用ES細(xì)胞，就可以生成突變小鼠。這或許可使得遺傳學(xué)研究不再局限于具有ES細(xì)胞的有限模式生物。

Haoyi Wang說：“這打破了對模式生物的定義。因此現(xiàn)在，即使只有有限的資源，通過確立的胚胎操控程序，任何動(dòng)物都可以成為基因組工程受試者。利用大量的測序動(dòng)物基因組，我們可以采用這一技術(shù)在更多的物種中建立有效的遺傳操作，研究每種物種獨(dú)特的生物學(xué)，更多地了解生物進(jìn)化?！?/SPAN>

盡管該研究小組還只利用CRISPR/Cas構(gòu)成出小鼠模型，他們對于將其擴(kuò)展應(yīng)用于其他的動(dòng)物也非常的該興趣。

Hui Yang 說：“我們還需要了解CRISPR/Cas系統(tǒng)是否存在任何意外的，不希望存在的脫靶效應(yīng)，導(dǎo)致基因組發(fā)生我們不希望看到的改變。因此，我們還需要開展研究進(jìn)一步確定這一系統(tǒng)的精確性。我認(rèn)為這將是一段要走的路?！?/SPAN>