Cell：革命性基因工程新技術(shù) 利用CRISPR/CAS構(gòu)建小鼠模型
懷特海德生物醫(yī)學(xué)研究所（Whitehead Institute for Biomedical Research）的創(chuàng)始人 Rudolf Jaenisch，曾在1974年成功構(gòu)建出第一只轉(zhuǎn)基因小鼠，由此改變了遺傳學(xué)的研究模式。
近日，Jaenisch 等科學(xué)家在《細(xì)胞》（Cell）雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究成果將再次徹底改變遺傳工程動(dòng)物模型的構(gòu)建方式，甚至有可能重新定義哪些物種可作為模式生物。
這種新方法顛覆了游戲的規(guī)則。利用新技術(shù)，科學(xué)家現(xiàn)在可以在3-4周的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建出攜帶5種突變的小鼠，而采用傳統(tǒng)的方法這需要3-4年的時(shí)間。并且這種技術(shù)相當(dāng)?shù)暮唵危踔帘葌鹘y(tǒng)的方法還要簡單得多。
科學(xué)家們通過改變與特定疾病相關(guān)的特異基因，構(gòu)建出小鼠模型。利用這種模型，科學(xué)家們可以研究疾病的發(fā)展和進(jìn)程，以及各種遺傳和化學(xué)干預(yù)所產(chǎn)生的影響。在過 去的20年里，構(gòu)建這種模型的方法相對沒有發(fā)生什么改變：即科學(xué)家們將一段DNA插入到小鼠胚胎干（ES）細(xì)胞中，然后將修飾細(xì)胞注入到稱作為胚泡 （blastocyst）的極早期胚胎中，再將發(fā)育中的胚胎移植到代孕雌鼠體內(nèi)。整個(gè)過程需要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間及數(shù)萬美元才能構(gòu)建出一種單拷貝基因“敲除”小 鼠品系。且這樣的基因敲除只能在極少數(shù)的物種中完成，其中包括小鼠和大鼠，這是因?yàn)樗鼈兊腅S細(xì)胞可以進(jìn)行可靠地培養(yǎng)和基因修飾。
這種新技術(shù)，可以繞過ES細(xì)胞，快速有效地生成多個(gè)基因雙拷貝均有突變的小鼠，它是以某些細(xì)菌利用來抵御病毒攻擊的一種系統(tǒng)為基礎(chǔ)。
這是第一次利用這種稱作CRISPR/Cas的系統(tǒng)，在一個(gè)多細(xì)胞生物體內(nèi)改變多個(gè)基因。研究人員表示這一過程操作非常簡單，將會(huì)普及至各個(gè)實(shí)驗(yàn)室。
由于其更快速且高效，研究人員認(rèn)為對于任何具有核心設(shè)施的機(jī)構(gòu)或大學(xué)，這將成為他們著手構(gòu)建攜帶特異突變小鼠的一種方法。研究人員能夠非常有效地（效率大約為80%）在4個(gè)位點(diǎn)‘敲除’兩個(gè)基因。而如果使用TALENs，只敲除一個(gè)基因，其效率大約為30%。
ES細(xì)胞是傳統(tǒng)方法生成模型的一個(gè)限制條件，而CRISPR/Cas技術(shù)甚至不需使用ES細(xì)胞，就可以生成突變小鼠。這或許可使得遺傳學(xué)研究不再局限于具有ES細(xì)胞的有限模式生物。
研究人員表示，這打破了對模式生物的定義。因此現(xiàn)在，即使只有有限的資源，通過確立的胚胎操控程序，任何動(dòng)物都可以成為基因組工程受試者。利用大量的測序動(dòng) 物基因組，研究人員可以采用這一技術(shù)在更多的物種中建立有效的遺傳操作，研究每種物種獨(dú)特的生物學(xué)，更多地了解生物進(jìn)化。
盡管該研究小組還 只利用CRISPR/Cas構(gòu)成出小鼠模型，他們對于將其擴(kuò)展應(yīng)用于其他的動(dòng)物也非常的該興趣。研究人員還需要了解CRISPR/Cas系統(tǒng)是否存在任何 意外的，不希望存在的脫靶效應(yīng)，導(dǎo)致基因組發(fā)生我們不希望看到的改變。因此，科學(xué)家還需要開展研究進(jìn)一步確定這一系統(tǒng)的精確性。
原文檢索：
Haoyi Wang, Hui Yang, Rudolf Jaenisch et al. One-Step Generation of Mice Carrying Mutations in Multiple Genes by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering. Cell, 02 May 2013; DOI:10.1016/j.cell.2013.04.025
