基因“剪刀”可加速特定基因遺傳

近日，研究人員首次使用被稱為基因“剪刀”的基因組技術(shù)CRISPR加快哺乳動(dòng)物特定基因的遺傳。美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校遺傳學(xué)家Kimberly Cooper團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本服務(wù)器bioRxiv上發(fā)表了這項(xiàng)研究。他們?cè)O(shè)計(jì)了攜帶DNA切割酶Cas9的雌鼠以及攜帶向?qū)NA（gRNA）的雄鼠——gRNA能將Cas9運(yùn)送到基因組的一個(gè)特定目標(biāo)上，再加上一個(gè)可以修飾皮毛顏色的基因。Cas9和gRNA是CRISPR的兩種成分。

Cas9切割后，一個(gè)細(xì)胞會(huì)修復(fù)損傷，它是基因驅(qū)動(dòng)成功的關(guān)鍵。這個(gè)細(xì)胞既可以重新連接被切斷的DNA鏈，也可以通過(guò)插入新的DNA片段彌補(bǔ)缺口，這一過(guò)程被稱為同源定向修復(fù)（HDR）。

研究人員利用一種基本生物現(xiàn)象迫使細(xì)胞向HDR靠近。在減數(shù)分裂期間，他們對(duì)Cas9進(jìn)行了控制。這一細(xì)胞分裂過(guò)程有助于產(chǎn)生精子或卵子。在減數(shù)分裂期間，染色體會(huì)自然地交換DNA，而在這些交換過(guò)程中，細(xì)胞只允許進(jìn)行HDR。

結(jié)果顯示，該策略在雄鼠中無(wú)效，可能是因?yàn)榫?xì)胞在減數(shù)分裂前經(jīng)過(guò)了正常的有絲分裂。但在雌鼠中，基因驅(qū)動(dòng)成功了。它將許多卵細(xì)胞的毛色修飾基因復(fù)制到了伴侶染色體上，這將顯著提高后代繼承該基因的幾率。

在一只雌鼠身上，79%的卵細(xì)胞最終都在兩條染色體上攜帶毛色修飾基因。如果它與沒(méi)有該基因的雄性交配，大約90%的幼仔會(huì)遺傳該基因。Cooper等人寫(xiě)道，這種策略可以加速培養(yǎng)具有引入或受損基因的老鼠。