中国科学院遗传与发育学生物学研究所学者在2014年第8期《中国比较医学杂志》上发表了题为《CRISPR/Cas9 : 构建非人灵长类动物疾病模型的新技术》的综述文章。文章介绍CRISPR/Cas9 技术的发展和应用,以及非灵长类动物作为神经退行性疾病模型的优势和意义。
建立动物模型的基因编辑方法主要有转基因和基因打靶。基因打靶技术是指通过内源DNA定点重组,改变基因组中的某一特定基因从而在生物活体内研究该基因的功能,包括基因敲除和敲入。由于缺乏大动物的胚胎干细胞系,传统的基因打靶技术难于用来建立灵长类动物疾病模型。最近发展的定向基因组编辑方法CRISPR/Cas9 技术能在胚胎细胞中直接打靶,已广泛用于不同种属中来进行基因组改造和基因修饰。
CRISPR/Cas9 是一种来源于细菌获得性免疫的由RNA 指导Cas 蛋白对基因进行编辑和修饰的新技术。非人灵长类动物( 如猕猴、食蟹猴等) 在生物学上与人类高度相似。2011 年,我国科学家完成了食蟹猴和恒河猴基因组的比较分析。猕猴与人类基因组同源性高达93%,且猕猴大脑在解剖学上与人类有着极高的相似性。
但是目前用灵长类动物研究CRISPR/Cas9 的基因修饰功能还仅限于基因组DNA 突变的检测。因此利用灵长类动物建立基因修饰动物模型仍然面临巨大挑战。首先,阳性胚胎打靶率和移植的成功率有待于提高,尤其是考虑到灵长类动物生殖周期与繁殖期长,动物费用高等因素。其次,目前所报道的基因修饰猴存在嵌合多态性和非单点基因突变的不足之处,是否动物身体所有细胞都具同样的基因修饰仍待证实。优化阳性胚胎打靶率和移植的成功率是建立灵长类动物模型的关键。
基因编辑新技术CRISPR/Cas9 系统的飞速发展使得动物疾病模型的建立不再局限于少数的模式生物,使得在所有物种中实现基因组编辑成为可能。灵长类动物在神经系统、代谢系统和免疫系统上与人类具有高度的相似性,再加上我国灵长类动物资源丰富,利用先进的基因编辑技术CRISPR/Cas9 系统构建人类重大神经系统退行性疾病的灵长类动物模型将是未来生物医学研究发展的趋势。