Development cell:應用CRISPR-Cas9實現斑馬魚組織特異性基因敲除

2020-11-28 生物谷

                                                                

  

2015年3月26日訊 /生物谷BIOON/ --近日，來自美國哈佛大學的研究人員在國際學術期刊Development cell發表了他們的最新研究進展，他們利用基於CRISPR-Cas9技術開發的載體系統在斑馬魚上實現了組織特異性基因敲除，這對於以斑馬魚為主要研究工具的科學家們無疑是一個好消息。

 

斑馬魚具有養殖方便、繁殖周期短、產卵量大、胚胎體外受精、體外發育、胚體透明等特點，是生命科學研究中一種重要的模式生物和研究平臺。利用斑馬魚，可以研究生命科學的基礎問題，揭示胚胎和組織器官發育的分子機理；可以構建人類的各種疾病和腫瘤模型，建立藥物篩選和治療的研究平臺；可以建立毒理學和水產育種學模型，研究和解決環境科學和農業科學的重大問題。

 

CRISPR/Cas9技術作為基因編輯工具目前已在多個平臺和系統得到廣泛應用，大大方便了在體內和體外對靶向基因進行敲除操作。在該研究中，研究人員開發了一種基於CRISPR-Cas9技術的載體系統，在斑馬魚上實現了組織特異性基因敲除。他們在斑馬魚中，應用CRISPR/Cas9技術在單細胞胚胎階段通過簡單地注射導向RNA（gRNA）和Cas9 mRNA快速獲得基因敲除斑馬魚。為證明該項技術的可應用性，研究人員構建了攜帶gata1啟動子的載體，驅動Cas9表達，在紅細胞中特異性敲除了參與血紅素合成的urod基因。通過靶向Urod基因，研究人員在斑馬魚胚胎中觀察到攜帶紅色螢光的紅細胞，重複了在yquem突變的斑馬魚中觀察到的表型。雖然F0代胚胎中出現鑲嵌基因中斷，但在F1代斑馬魚中，這種表型非常明顯。

 

這套基於CRISPR的載體系統為在斑馬魚上實現組織特異性基因敲除提供了一種便捷的方法，大大拓寬了在斑馬魚中進行功能缺失的研究範圍，具有重要意義。（生物谷Bioon.com）

 

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A CRISPR/Cas9 Vector System for Tissue-Specific Gene Disruption in Zebrafish

 

Julien Ablain, Ellen M. Durand, Song Yang, Yi Zhou, Leonard I. Zon

 

CRISPR/Cas9 technology of genome editing has greatly facilitated the targeted inactivation of genes in vitro and in vivo in a wide range of organisms. In zebrafish, it allows the rapid generation of knockout lines by simply injecting a guide RNA (gRNA) and Cas9 mRNA into one-cell stage embryos. Here, we report a simple and scalable CRISPR-based vector system for tissue-specific gene inactivation in zebrafish. As proof of principle, we used our vector with the gata1 promoter driving Cas9 expression to silence the urod gene, implicated in heme biosynthesis, specifically in the erythrocytic lineage. Urod targeting yielded red fluorescent erythrocytes in zebrafish embryos, recapitulating the phenotype observed in the yquem mutant. While F0 embryos displayed mosaic gene disruption, the phenotype appeared very penetrant in stable F1 fish. This vector system constitutes a unique tool to spatially control gene knockout and greatly broadens the scope of loss-of-function studies in zebrafish.

 

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