《建立基於大鼠ES和iPS細胞的條件基因打靶平台》是依託中國農業大學，由吳森擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：建立基於大鼠ES和iPS細胞的條件基因打靶平台
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：吳森
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大鼠做為異於小鼠的哺乳動物模型廣泛套用於生物醫藥領域。建立有生殖系遺傳能力的大鼠 ES和iPS 細胞是獲得大鼠基因敲除模型的關鍵。2008年，應其龍等兩個科研小組首次獲得了真正的大鼠ES 細胞。丁盛和肖磊課題組分別利用化學分子和基因重編程技術，構建了大鼠iPS細胞。2010年應其龍組利用大鼠ES細胞進行大鼠基因打靶，得到了p53基因敲除大鼠。這使進一步創建有效的基因敲除大鼠模型成為可能。接下來的主要挑戰是：1.現有大鼠ES 細胞系還不穩定，核型易出現異常；2.基因敲除所需工具載體，轉染條件等基礎參數還沒有建立；3.條件性基因敲除系統還沒有建立；4.國內除了上述3個方面，還欠缺基礎的大鼠ES細胞培養體系及胚胎顯微注射技術。本課題計畫用大鼠 ES 和iPS細胞，通過基因打靶技術獲得特定基因敲除模型 (如癌症、心血管疾病、神經退行性病變、免疫缺陷等)，建立大鼠ES/iPS條件打靶平台。
結題摘要
基於大鼠的一些自身優點，大鼠已經作為模式動物，廣泛用於神經學、藥物學等其它學科的研究。在這些研究領域中大鼠基因組編輯對於建立大鼠疾病模型起著重要的作用，而這很大程度上依賴於大鼠胚胎幹細胞（Embryonic stem cell，ES）和誘導性多能幹細胞（Induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs）的建立。可以穩定傳代的大鼠胚胎幹細胞和誘導性多能幹細胞的獲得為這些研究奠定了基礎。目前利用同源重組對這些已有的胚胎幹細胞系進行基因打靶已經獲得了基因敲除大鼠。隨著新的基因打靶技術的出現，利用Zinc Finger Nucleases (ZFNs), TAL effector Nucleases (TALENs) and CRISPR-Cas(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-CRISPR Associated Protein)技術也成功地獲得了基因敲除和條件性基因敲除的大鼠，並且相較於同源重組技術，新技術的基因打靶效率更高。儘管如此，大鼠基因敲除技術中仍然有很多問題存在。首先，大鼠胚胎幹細胞的核型不穩定，採用病毒系統誘導得到的大鼠誘導性多能幹細胞因有外源基因的整合而存在著未知的隱患；其次，新的基因打靶技術經常產生難以預測的脫靶現象，這會干擾大鼠突變體的遺傳分析，而基於大鼠胚胎幹細胞和誘導性多能幹細胞的基因打靶技術還不像小鼠中那么成熟，有待進一步最佳化。我們和美國密蘇里大鼠資源與研究中心合作，建立了不同品系的大鼠胚胎幹細胞系，挑選了一些可以穩定傳代並且核型正常的細胞系用於後續的基因打靶實驗。同時，我們也獲得了不攜帶外源基因的大鼠誘導性多能幹細胞系，這些細胞系核型正常，可以穩定傳代。利用這些細胞系進行基因打靶，我們成功的獲得了基因敲除、基因敲入及條件性敲除的大鼠細胞系，並且我們將這些打靶成功的大鼠細胞系進行囊胚注射得到了嵌合體。總之，我們進一步最佳化了大鼠基因打靶技術，建立了基於大鼠胚胎幹細胞和誘導多能性幹細胞的基因打靶平台，為大鼠疾病模型的建立和套用奠定了基礎。
