李勁松教授:當單倍體幹細胞遇上CRISPR/Cas9

2020-11-27 生物谷

6月17日，由生物谷主辦的「2016（第三屆）基因編輯研討會」在滬隆重召開。中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所李勁松研究員為了我們帶來了題為「當單倍體幹細胞遇上CRISPR/Cas9」的精彩報告。

李勁松研究員2007結束在洛克菲勒大學的博士後研究，回國擔任生化細胞所研究所研究員，研究組長，先後獲得「百人計劃」，「傑出青年基因」支持，研究成果2011年和2012年兩次入選「中國科學十大進展」，率先建立小鼠的孤雄單倍體胚胎幹細胞，並首次將Crispr-cas9技術應用於小鼠白內障疾病即個體水平的治療。

本次會議，李勁松教授首先從單倍體產生的歷史開始，為大家介紹了小鼠孤雄單倍體胚胎幹細胞的建立。孤雄單倍體胚胎幹細胞的建立有兩種方法，分別是向去核的卵母細胞中注入精子，讓其發育到囊胚，然後體外建系，通過流式分選的方法富集單倍體。或者去除受精卵的雌原核，讓其發育到囊胚，然後體外建系，通過流式分選的方法富集單倍體。孤雄單倍體可以使卵子受精，產生小鼠，稱之為「半克隆小鼠」。毫無疑問，孤雄單倍體的建立，相當於獲得了可以體外進行遺傳操作的「人造精子」。但李教授表示，單倍體的「受精能力」很低（半克隆小鼠出生效率大約4%，且其中一半發育阻滯），且會隨細胞的傳代逐漸丟失，通過將調控雄性印記的H19和Gtl2表達的H19-DMR和Gtl2-DMR敲除後，半克隆小鼠出生效率能提高到20%多，且基本無發育阻滯小鼠。

隨後，李勁松教授講解了結合CRISPR-Cas9技術對單倍體幹細胞進行遺傳編輯的應用和優勢。首先，利用這種「人造精子」，可以快速製備基因編輯小鼠模型。比如：多基因敲除和敲入小鼠模型。其次，利用H19-DM和Gtl2-DMR雙敲的孤雄單倍體攜帶CRISPR-Cas9文庫能一步產生大量雜合及雙鏈突變小鼠，建立了可以用於個體水平遺傳篩選的新工具。再次，可進行多基因遺傳疾病的研究，比如，四個基因雜合敲除小鼠可以模擬DM1疾病，最後，兩者的結合在建立遺傳篩選體系上也具有一定優勢。

最後，李勁松教授介紹了卵子來源「人造精子」的建立，食蟹猴孤雌單倍體幹細胞的建立以及人的孤雌單倍體胚胎幹細胞的建立的工作。其中，卵子來源「人造精子」的建立得益於長期傳代中，孤雌單倍體胚胎幹細胞的雌性印記逐漸丟失，隨後通過將H19-DMR和Gtl2-DMR敲除，也可使孤雌單倍體胚胎幹細胞獲得高效的使卵子受精的能力。

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