太惊喜了,基因编辑的动物模型原来可以这么快出结果!

发布时间:2022-07-08

近年来,国内制备大小鼠遗传模型的企业纷纷上市,这充分显示了动物模型在生命科学基础研究和药物开发中的重要性。可是,很多朋友经常抱怨:

“郁闷,我要做的基因居然没有现成的敲除小鼠品系!”

“找个合作的SPF小鼠养殖平台怎么这么难啊?”

“找公司定做敲除小鼠模型时间太长了,我的课题等不及了呀!”

“崩溃,我的小鼠产了几窝了,每次就产几只,我一只纯合子都没拿到!”

……

您是否也会因为相同的问题影响了研究课题的进展呢?解决上述这些难题,选择斑马鱼基因编辑模型就对啦!

Q:模式动物斑马鱼我听说过,但不是很了解,能简单介绍一下斑马鱼吗?

A:斑马鱼是一种亚热带淡水鱼类,是应用广泛的重要脊椎类模式生物。斑马鱼由于养殖方便、繁殖周期短、产卵量大、胚胎体外受精、体外发育、胚体透明,便于实验室开展大规模研究。目前,斑马鱼已经成为继大小鼠之后的全球第三大模式动物,其与人类的基因同源性高达87%,生理、发育和代谢与哺乳类动物高度相似,能可靠模拟和预测人类生理、病理过程。因此,斑马鱼模型已被科学家们广泛应用于人类各种疾病的研究及功能性食品、化妆品、药品的功效及安全性评价中。

图为fgfr3基因敲除影响斑马鱼的骨骼发育(参考文献:Xianding Sun等,Theranostics,2021)

Q:太赞了,斑马鱼表型这么明显!可是我们实验室没做过斑马鱼呢,我要怎么将斑马鱼模型结合我的课题呢?

A:首先,斑马鱼易养殖且无需SPF级别的养殖条件,仅需标准的水循环养殖系统即可,实验室小规模养殖成本不高;

其次,即使自己实验室不想养殖斑马鱼,目前国内已有多个成熟的企业帮助您制备各种转基因和基因敲除斑马鱼模型,制备的斑马鱼成年后每周可以产卵,每次可产卵数百枚,不会存在基因编辑的纯合子斑马鱼不够用的情况;

再次,环特生物等国内许多斑马鱼相关企业可提供多种斑马鱼研究技术服务,可辅助您完成多项斑马鱼实验。

Q:我听说制备稳定的斑马鱼遗传品系需要好几个月呢,再拿到纯合子又要几个月?

A:单从稳定遗传品系的制备这方面来看,斑马鱼确实需要和大小鼠差不多的时间。但是,从整体的实验周期上来看,斑马鱼会远远优于大小鼠。

原因有两个:1、斑马鱼产卵量大,基因编辑操作简便,可以通过增加基因编辑胚胎的数量来快速获得足够的稳定遗传品系,以满足后续实验需求。2、单从实验目的出发,我们可以通过一些瞬时的敲降和过表达的方式来快速验证一些基因在生物整体上的影响。以上两点大小鼠很难经济又高效地实现,因此,相较于大小鼠,斑马鱼用于遗传因素相关的研究具有明显的时间优势。

图为利用吗啡啉敲降gnai2a基因影响斑马鱼淋巴管的发育(参考文献:Daoxi Lei等,iScience,2021)

图为利用CRISPR/Cas9技术瞬时敲除gjd1a基因(gjd1a Crispant)影响斑马鱼神经元电突触的发育(参考文献:Arish N Shah等,Nature Methods,2015)

Q:哇,斑马鱼的图片也太漂亮了吧,我也能拿到这么好看的图片吗?

A:斑马鱼胚胎透明,非常适合活体成像,并且可以长时间跟踪观察,因此依靠各种常规的荧光显微镜可获得高质量的成像图片。目前,科学家已开发出各种各样的荧光标记的斑马鱼遗传品系,您可根据自己的研究方向选择不同的遗传标记品系开展研究工作。

另外,斑马鱼转基因技术非常成熟,可从斑马鱼相关企业快速定制标记特定细胞的遗传模型满足您的研究需要。

Q:我想利用斑马鱼模型研究得更深入点,斑马鱼敲入品系好做吗?比如说点突变、条件性敲除等等。

A:目前,在斑马鱼中已成功建立多种敲入技术,包括定点插入、点突变、条件性敲除等等技术,而且国内斑马鱼基因编辑企业可提供成熟的技术服务,因此,不用担心各种复杂的斑马鱼遗传品系制备,他们会提供多种方案满足各种制备需求。

图为Cre诱导kdrl敲除影响斑马鱼的血管生成(参考文献:Shanye Gu等,Journal of Molecular Cell Biology,2020)

Q:厉害厉害!如果我想使用斑马鱼模型开展研究,到底要选择哪种方法适合我的课题呢?

A:总的来说,需要根据基因的特征以及研究目的来选择研究周期相对短、成本相对低的方法来完成我们的课题。

比如,快速研究基因在胚胎发育早期中的功能,可选择在受精卵中注射吗啡啉、CRISPR mix、mRNA、DNA等可瞬时作用的方法;

快速研究基因在发育晚期或成年期的功能,可选择CRISPR mix、DNA等可持续作用一段时间的方法;

长期研究特定基因功能,可选择制备稳定的基因敲除(功能缺失)或转基因(过表达野生型或点突变基因)品系等;

研究未知基因的表达特征和功能,可选择使用定点插入的方法来制备稳定敲入品系;

需要研究基因特定位点功能或需要实现时空表达调控,可选择通过基因置换方法构建基因点突变或条件性敲除品系。

Q:斑马鱼简直神了,这么多科研需求都有对应的方案来满足,斑马鱼太好了!

A:是的,科学家已利用斑马鱼模型开展多个热门方向的研究,比如近几年开发的在斑马鱼中移植人源肿瘤细胞构建斑马鱼移植瘤模型,尤其是构建斑马鱼PDX(patient-derived xenograft)模型,其可能在未来个性化医疗中具有广泛的应用前景。

相对于大小鼠模型,其实斑马鱼在研究中的应用远远不够,我们期待更多科学家加入到斑马鱼研究中来,告诉我们您对斑马鱼模型的奇思妙想,让我们共同发掘斑马鱼模型的研究和应用价值!

图为利用人源肺癌细胞系构建斑马鱼肺癌移植瘤模型研究长链非编码RNA在肺癌进展中的功能

环特生物为您提供各种斑马鱼CRISPR基因敲入、敲除、定制转基因技术服务以及斑马鱼疾病模型开发等相关服务,助力基因功能研究!

国际领先的斑马鱼基因敲入技术与基因置换技术,为您利用斑马鱼遗传模型铺平道路,与您携手推动生物科学和人类健康事业发展!

如果您对斑马鱼模型及斑马鱼基因编辑技术感兴趣,欢迎联系我们!