CRISPR技术可能彻底改变动物转基因

现代基因研究中使用最广泛的工具之一是修改动物基因组，使影响人类的疾病能够在不需要人类志愿者的情况下进行研究。自从40多年前第一只转基因动物被创造出来以来，转基因这一领域极大地推进了生物学研究。

但没有工具是完美的，转基因的局限性是有据可查的。除了高昂的成本和自我限制的复杂性，这些实验还需要大量的动物来达到预期的目标。现在，一种新的技术叫做我性腺该公司利用了最先进的基因编辑技术，可能会使转基因更简单、更便宜、效率更高，改变基因工程技术的应用方式。

我-GONAD的创造者，日本东海大学副教授Masato Ohtsuka说，转基因领域从一开始就在很大程度上使用相同的复杂工具。“自20世纪80年代以来，修改基因以创造敲入和敲除小鼠(分别从外部来源添加基因或抑制自身基因的小鼠)的传统协议已经存在——2007年，诺贝尔奖授予了这些技术!”这些方案包括四个主要步骤:第一，使用定制设计的重组DNA修改胚胎干细胞(ES)中的基因;第二，从许多怀孕的动物身上收集数百个胚胎;第三，将改良的胚胎干细胞注射到数百个胚胎中;第四，通过手术将注射的胚胎移植到另一组雌性体内，直到它们长成新生的幼崽。”

即使只是从这个简化的解释来看，很明显，目前的技术在经济上和道德上都有巨大的成本，一次转基因改造可能需要牺牲大量的动物胚胎。

我-GONAD实际上绕过了这四个步骤。该技术通过将必要的编辑工具送入怀孕雌性小鼠的输卵管，直接编辑受精卵的基因。这意味着不需要微注射干细胞，在一系列实验中需要使用的小鼠也少得多。另一个潜在的好处我-GONAD的优点是它可以让测试母鼠被重复使用，不同的突变适用于不同批次的后代。这些关键的创新可以大大减少用于转基因实验的动物数量。

该技术使用“Easi-CRISPR”技术，大冢博士的另一项发明。CRISPR是一种广泛使用的基因编辑技术，它可以在用户选择的位置改变目标基因。内布拉斯加大学副教授、转基因技术的联合发明人Channabasavaiah Gurumurthy博士说，以前在转基因实验中使用CRISPR的尝试遇到了问题Easi-CRISPR。“之前尝试的CRISPR方法使用了双链DNA供体卡带，没有达到所需的卡带插入水平——它们的成功率只有1%到10%。单链DNA供体格式Easi-CRISPR克服了这一障碍，在某些情况下实现了高达100%的插入效率。”

这种技术的实际结果是一种比传统转基因技术更容易、更便宜的技术。目前，这些实验大多是在专门的“核心”设施中进行的，作为一种收费服务，为研究实验室开发模型。我-GONAD可以在没有这些设施中昂贵的显微注射工具的情况下进行，“任何具有最低手术技能的研究人员都可以使用转基因技术进行转基因我-性腺疾病，”大冢说。

这项技术仍然需要一些改进——镶嵌现象，即测试动物对目标基因进行了许多不同类型的编辑，结果没有所需的突变特征，仍然发生在高达30%的基因编辑中我性腺。但如果更多的努力投入到开发创新技术，比如我性腺和Easi-CRISPR，那么科学家们就可以展望未来，在使用更少动物的情况下，拥有廉价、高效的方法来生产用于重要研究的基因工程模型。

引用:大冢，M.，佐藤，M.，三浦，H.，高林，S.，松山，M.，高野，T.，……古穆尔西，c.b.(2018)。i-GONAD:一种使用CRISPR核酸酶进行原位生殖系基因组工程的稳健方法。基因组生物学，19,25。https://doi.org/10.1186/s13059-018-1400-x

奎德罗斯，R. M.，三浦，H.，哈姆斯，D. W.，赤冢，H.，佐藤，T.，阿伊达，T.，……古穆蒂，C. B.(2017)。easy -CRISPR:使用长ssDNA供体和CRISPR核糖核蛋白一步生成携带条件和插入等位基因的小鼠的稳健方法。基因组生物学，18,92。https://doi.org/10.1186/s13059-017-1220-4