最近，英國(guó)巴斯大學(xué)生物學(xué)&生物化學(xué)系的科學(xué)家們，開發(fā)出一種新技術(shù)，將簡(jiǎn)化生物醫(yī)學(xué)研究，并且有望在受孕之前預(yù)防遺傳性疾病的發(fā)生。相關(guān)研究結(jié)果最近發(fā)表在Nature旗下子刊《Scientific Reports》，在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家使用“分子剪刀”，編輯受精過程中的小鼠卵子或精子DNA。基因編輯是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的可以對(duì)基因組完成精確修飾的一種技術(shù)，自從該技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)家們一直致力于將該技術(shù)應(yīng)用于人類遺傳病的研究與治療。此前，分別在Cell Research和PLOS ONE發(fā)表的兩項(xiàng)研究，展示了用基因組編輯技術(shù)，編輯精原干細(xì)胞的基因組，來(lái)治療遺傳性疾病。相關(guān)閱讀：2篇論文利用基因組編輯治療遺傳疾病。

最近，英國(guó)巴斯大學(xué)生物學(xué)&生物化學(xué)系的科學(xué)家們，開發(fā)出一種新技術(shù)，將簡(jiǎn)化生物醫(yī)學(xué)研究，并且有望在受孕之前預(yù)防遺傳性疾病的發(fā)生。相關(guān)研究結(jié)果最近發(fā)表在Nature旗下子刊《Scientific Reports》，在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家使用“分子剪刀”，編輯受精過程中的小鼠卵子或精子DNA。研究人員使用Cas9酶，切開基因組中的一個(gè)精確點(diǎn)，從而使他們能夠準(zhǔn)確地抑制一個(gè)特定基因。這使得科學(xué)家們能夠在接近1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)制備出一個(gè)“基因敲除”小鼠模型，來(lái)研究特定基因的功能，而使用常規(guī)技術(shù)則需要6個(gè)月。

這一強(qiáng)大的工具，將會(huì)加快生物醫(yī)學(xué)研究，并有望減少基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用動(dòng)物的數(shù)量。本文資深作者、哺乳動(dòng)物分子胚胎實(shí)驗(yàn)室的Tony Perry博士解釋說(shuō)：“我們真的為這項(xiàng)研究感到興奮。此前，在已確定的胚胎中已經(jīng)證明了這一技術(shù)，但是我們表明，我們能夠在受精前后、胚胎正要開始發(fā)育的時(shí)候，準(zhǔn)確地編輯精子或卵子中的基因?！薄癈as9酶通過切割基因組中一個(gè)精確點(diǎn)上的DNA而起作用。細(xì)胞能夠修復(fù)這個(gè)切口，但是會(huì)在重新連接它們之前咬掉磨損的末端，從而破壞了該基因的功能?！?/p>

“這一技術(shù)有許多令人興奮的潛在應(yīng)用。它可以為牲畜提供抗病性，或者可能提供一種方法，在臨近懷孕的時(shí)候預(yù)防嚴(yán)重的遺傳性疾病，例如讓致命遺傳疾病（如囊性纖維化）攜帶者孕育健康嬰兒，而避免了把疾病傳遞給后代的風(fēng)險(xiǎn)?！毖芯咳藛T預(yù)期，也可以用這種方法，將一些大型動(dòng)物的器官移植到人類體內(nèi)，通過使器官免疫隱形，從而避免發(fā)生排斥反應(yīng)問題。Perry博士補(bǔ)充說(shuō)：“對(duì)于等待免疫匹配器官的移植外科醫(yī)生和患者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)夢(mèng)想。這意味著，有一天可能移植這些工程器官——即使直到一個(gè)相配的人類器官出現(xiàn)，并挽救更多的生命?！?/p>

原文：Asymmetric parental genome engineering by Cas9 during mouse meiotic exit

Abstract: Mammalian genomes can be edited by injecting pronuclear embryos with Cas9 cRNA and guide RNA (gRNA) but it is unknown whether editing can also occur during the onset of embryonic development, prior to pronuclear embryogenesis. We here report Cas9-mediated editing during sperm-induced meiotic exit and the initiation of development. Injection of unfertilized, mouse metaphase II (mII) oocytes with Cas9 cRNA, gRNA and sperm enabled efficient editing of transgenic and native alleles. Pre-loading oocytes with Cas9 increased sensitivity to gRNA ~100-fold. Paternal allelic editing occurred as an early event: single embryo genome analysis revealed editing within 3 h of sperm injection, coinciding with sperm chromatin decondensation during the gamete-to-embryo transition but prior to pronucleus formation. Maternal alleles underwent editing after the first round of DNA replication, resulting in mosaicism. Asymmetric editing of maternal and paternal alleles suggests a novel strategy for discriminatory targeting of parental genomes.