基因修饰小鼠构建的革命_CRISPR_Cas9技术_孙昊

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1、第27卷第1期生命科学Vol.27,No.12015年1月ChineseBulletinofLifeSciencesJan.,2015DOI:10.13376/j.cbls/2015007文章编号：1004-0374(2015)01-0036-09杨辉，博士，中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员，研究组组长，致力于各种转基因方法的建立和优化，使其应用于转基因动物模型，尤其是灵长类动物模型的建立，这将极大促进我们对人类疾病的了解和治疗。转基因动物是研究基因在发育和疾病中作用的重要工具。传统的转基因动物制备方法既繁琐又耗费大量的时间和人力物力；而且，除了啮齿类，其他动物

2、的胚胎干细胞无法通过囊胚注射的方法得到生殖脊嵌合的动物，这极大地限制了其他动物的基因研究。杨辉博士课题组主要致力于各种转基因方法的建立和优化，使其应用于转基因动物模型，尤其是灵长类动物模型的建立。目前，在其他动物中获得转基因动物，主要有三种潜在的方法：(1)利用CRISPR/Cas系统建立大动物转基因模型；(2)建立孤雄单倍体干细胞，进而获得转基因动物；(3)运用克隆的方法获得灵长类转基因动物。基因修饰小鼠构建的革命：CRISPR/Cas9技术孙　昊，杨　辉*(中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所，上海200031)摘　要：基因修饰小鼠在研究人类疾病致病机理和治疗手段中起

3、到了关键作用。传统的小鼠基因组编辑使用胚胎干细胞(ES细胞)，虽然可以对内源基因进行精细的修改，但是复杂、繁琐并且耗时。近几年发展的人工核酸酶可以在靶位点切割DNA双链，诱发细胞内源性修复机制，发生同源重组修复或非同源末端连接，从而提高了基因组编辑的效率。从ZFN到TALEN再到CRISPR/Cas9技术，新型基因组编辑技术正以惊人的速度渗入到生命科学的各项研究工作中。将对新型基因组编辑技术进行介绍，着重阐述CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术在基因修饰小鼠中的应用，比较该系统与其他方法的优越性和不足，并对该系统进行展望。关键词：ZFN；TALEN；CRISPR/Cas

4、9；基因组编辑；遗传修饰中图分类号：Q789；Q819文献标志码：ATherevolutionaryestablishmentofmicewithspecificgenemodifications:CRISPR/Cas9technologySUNHao,YANGHui*(InstituteofNeuroscience,ShanghaiInstitutesforBiologicalSciences,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200031,China)Abstract:Micemodelsarevaluabletoolsforstudying

5、humandiseasepathogenesisandtherapeutics.Traditionalgenetargetinginmiceusingembryonicstem(ES)cells,althoughsuitableforgeneratingsophisticatedgeneticmodificationsinendogenousgenes,iscomplexandtime-consuming.Inrecentyears,theprogrammablenucleases收稿日期：2014-10-30*通信作者：E-mail:huiyang@ion.ac.cn第1期孙

6、昊，等：基因修饰小鼠构建的革命：CRISPR/Cas9技术37areenabletoinducesite-specificDNAdouble-strandbreaksinthegenome,whichenhancetheefficiencyofhomologousrecombinationand/ortriggererror-pronenon-homologousend-joiningthroughendogenousrepairmechanismsallowinghigh-precisiongenomeediting.FromZFNtoTALENandtoCRISPR/Cas

7、9,thetechnologyofgenomeeditingisseepingintoallthefieldsoflifescienceswithamazingspeed.Here,wewillreviewthetechnologyoftargetedgenomeeditingusingprogrammablenucleases,especiallytheCRISPR/Cas9systeminmicewithspecificgenemodifications.Furthermore,thec