2016年08月27日訊 廣泛存在于細(xì)菌和古細(xì)菌中的CRISPR/Cas系統(tǒng)是通過介導(dǎo)外源DNA降解來實(shí)現(xiàn)抵抗病毒和外源DNA入侵的一種適應(yīng)性免疫保護(hù)機(jī)制,也是新近發(fā)展起來的基因組定點(diǎn)編輯技術(shù)。近期來自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院等處的研究人員從基本結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制、分類、運(yùn)用等方面詳細(xì)地介紹了CRISPR/Cas系統(tǒng),并分析了該技術(shù)在畜禽遺傳改良中的運(yùn)用前景。
運(yùn)用基因敲除、 過表達(dá)、 誘變等手段對(duì)基因組特定位點(diǎn)進(jìn)行修飾是研究基因生物學(xué)功能、 治療人類遺傳性疾病、 改變生物遺傳性狀的重要手段。與將目的基因隨機(jī)導(dǎo)入、 整合到基因組, 或利用同源重組介導(dǎo)的打靶方式敲除目的基因而得到轉(zhuǎn)基因機(jī)體的傳統(tǒng)基因組編輯技術(shù)相比, 近幾年迅速發(fā)展起來的人工核酸酶介導(dǎo)的基因組編輯技術(shù)則具有編輯效率高、 精確度高、 成本低廉、 易于操作等優(yōu)點(diǎn) 。它是以一類可識(shí)別特定序列的核酸酶在 DNA上切割形成雙鏈DNA斷 裂( DNA double stranded break, DSB) ,之后借助細(xì)胞自身的修復(fù)系統(tǒng), 如非同源末端鏈接 ( non-homologous end joining, NHRJ) 或同源重組 ( homology directed repair,HDR) 修復(fù) DNA 斷裂,并對(duì) DNA 斷點(diǎn)附近的序列進(jìn)行編輯,從而在不同生物或細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)有效的基因定點(diǎn)編輯的新型技術(shù)。
CRISPR/Cas 系統(tǒng)是細(xì)菌及古細(xì)菌中的一種適應(yīng)性免疫保護(hù)機(jī)制。這一系統(tǒng)可通過介導(dǎo)外源 DNA 降解實(shí)現(xiàn)抵抗病毒和外源DNA 入侵。同時(shí),作為應(yīng)用潛力最大的基因定點(diǎn)編輯方法,CRISPR/Cas 系統(tǒng)在人源細(xì)胞染色體修飾上的成功應(yīng)用更是極大地簡(jiǎn)化了當(dāng)前的基因組編輯技術(shù),該技術(shù)在 2013 年被 Science 雜志評(píng)為年度十大突破技術(shù)之首。
這篇文章介紹了多個(gè)CRISPR/Cas 系統(tǒng),并且從CRISPR/Cas 系統(tǒng)的應(yīng)用及其在畜禽遺傳改良中的運(yùn)用前景方面進(jìn)行了綜述,作者指出,發(fā)現(xiàn)廣泛存在于細(xì)菌、 古細(xì)菌的CRISPR/Cas 系統(tǒng)是目前炙手可熱的新型基因組定點(diǎn)修飾技術(shù)。雖然目前其很多作用機(jī)制還不完全明晰, 運(yùn)用也大多局限在細(xì)胞水平, 但相比較于傳統(tǒng)的基因組編輯技術(shù), ZFN、TALEN 和 CRISPR/Cas 系統(tǒng)具有諸多的優(yōu)勢(shì), 如基因編輯效率高且構(gòu)建方法簡(jiǎn)單、 可實(shí)現(xiàn)多基因打靶且成本偏低等。
CRISPR/Cas 系統(tǒng)的出現(xiàn)極大地推進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展, 其在基因功能研究、 基因治療、 人類疾病模式動(dòng)物的構(gòu)建及畜禽遺傳改良方面的運(yùn)用值得深入研究,未來研究成果依然值得我們期待。
現(xiàn)階段,crispr/cas技術(shù)的利用方式不包括對(duì)基因的替換。
CRISPR簡(jiǎn)介:
CRISPR(/'kr?sp?r/,Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)是原核生物基因組內(nèi)的一段重復(fù)序列,是生命進(jìn)化歷史上,細(xì)菌和病毒進(jìn)行斗爭(zhēng)產(chǎn)生的免疫武器,
簡(jiǎn)單說就是病毒能把自己的基因整合到細(xì)菌,利用細(xì)菌的細(xì)胞工具為自己的基因復(fù)制服務(wù),細(xì)菌為了將病毒的外來入侵基因清除,進(jìn)化出CRISPR-Cas9系統(tǒng),利用這個(gè)系統(tǒng),細(xì)菌可以不動(dòng)聲色地把病毒基因從自己的基因組上切除,
這是細(xì)菌特有的免疫系統(tǒng),是古菌和細(xì)菌抵抗病毒等外源遺傳物質(zhì)入侵的一種獲得性免疫系統(tǒng)。
微生物學(xué)家掌握了細(xì)菌擁有多種切除外來病毒基因的免疫功能,其中比較典型的模式是依靠一個(gè)復(fù)合物,該復(fù)合物能在一段RNA指導(dǎo)下,定向?qū)ふ夷繕?biāo)DNA序列,然后將該序列進(jìn)行切除。
許多細(xì)菌免疫復(fù)合物都相對(duì)復(fù)雜,其中科學(xué)家掌握了對(duì)一種蛋白Cas的操作技術(shù),并先后對(duì)多種目標(biāo)細(xì)胞DNA進(jìn)行切除。這種技術(shù)被稱為CRISPR/Cas基因編輯系統(tǒng),迅速成為生命科學(xué)最熱門的技術(shù)。該技術(shù)具有非常精準(zhǔn)、廉價(jià)、易于使用,并且非常強(qiáng)大的特點(diǎn)。
運(yùn)用基因工程技術(shù),不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種,還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。
轉(zhuǎn)基因魚
生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國(guó))。
轉(zhuǎn)基因牛
乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)。
轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒
轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄
轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯
不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆
超級(jí)動(dòng)物
導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠
特殊動(dòng)物
導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠
抗蟲棉
蘇云金芽胞桿菌可合成毒蛋白殺死棉鈴蟲,把這部分基因?qū)朊藁ǖ碾x體細(xì)胞中,再組織培養(yǎng)就可獲得抗蟲 棉。
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