大鼠是一种应用广泛的实验室模式动物,但是在过去20年里,科学家们还不能从遗传操作的角度在这种动物中敲除,或者添加某种基因。随着敲除小鼠已经成为了许多人类**和发育生物学模型,科学家们也越来越希望能够获得敲除大鼠模型,正如伦敦帝国理工学院的分子遗传学家TimothyAitman说的那样,“相比与小鼠,大鼠的解剖学和生理学特征与人类更加接近”,但是这一迫切愿望仍然未能在大鼠中实现。
然而上周来自美国南加州大学干细胞中心等处的研究人员突破了这一瓶颈,他们成功的在大鼠中实现了基因敲除,这是继去年Science杂志上发表的有关剔除大鼠基因实验之后的又一重要成果,也提出了一种不同以往的实验技术:不仅获得了转基因大鼠,而且还实现了可用于筛选目标突变的任意基因的敲除。
这一技术突破犹如久旱逢甘雨。**个敲除小鼠创建于1989年,主要利用了胚胎干细胞同源重组技术——这项技术获得了2007的诺贝尔生理/医学奖,首先把目的基因和与细胞内靶基因特异片段同源的DNA分子都重组到带有标记基因(如neo 基因,TK基因等)的载体上,成为重组载体。然后将重组载体通过一定的方式(电穿孔法或显微注射)导入同源的胚胎干细胞(EScell)中,使外源DNA与胚胎干细胞基因组中相应部分发生同源重组,将重组载体中的DNA序列整合到内源基因组中,从而得以表达。
而这一技术方法一直以来无法在大鼠中实现,这对于许多科学家来说是一种重要缺憾,*新的研究中,研究人员在大鼠中成功的敲除了一种有名的抑癌基因:p53,这个基因可以说是癌症研究中的明星基因,对它的研究已经从一种抑癌基因,发展到几十种抑癌基因群体,从一条单一细胞通路,发展成多种细胞信号网络。因此p53敲除大鼠模型的建立对于未来分析癌症机理,信号网络具有重要的意义。
除此之外,目前研究人员还在尝试敲除两个编码关键**系统蛋白的基因,这样敲除后的大鼠其**功能会减弱,有助于进一步的医学研究需要。
领导这一研究的是美国南加州大学干细胞中心应其龙博士,其早年毕业于**军医大学,1999年应其龙博士远渡重洋至英国爱丁堡大学干细胞研究所,开始了干细胞研究工作,在2008年年底,应其龙副教授领导的科研小组历史上**从大鼠中获得了真正的胚胎干细胞,这一突破将有利于研究人员创建更有效的动物模型,用于人类**的研究。
原文摘要:Production of p53 gene knockout rats by homologous recombination inembryonic stem cellsThe use of homologous recombination to modify genes in embryonicstem (ES) cells provides a powerful means to elucidate genefunction and create disease models1. Application of this technologyto engineer genes in rats has not previously been possible becauseof the absence of germline-competent ES cells in this species. Wehave recently established authentic rat ES cells2, 3. Here wereport the generation of gene knockout rats using the ES-cell-basedgene targeting technology. We designed a targeting vector todisrupt the tumour suppressor gene p53 (also known as Tp53) in ratES cells by means of homologous recombination. p53 gene-targetedrat ES cells can be routinely generated. Furthermore, the p53gene-targeted mutation in the rat ES-cell genome can transmitthrough the germ line via ES-cell rat chimaeras to create p53 geneknockout rats. The rat is the most widely used animal model inbiological research4, 5, 6, 7. The establishment of gene targetingtechnology in rat ES cells, in combination with advances ingenomics and the vast amount of research data on physiology andpharmacology in this species, now provide a powerful new platformfor the study of human disease.