水生生物所等公布斑馬魚1號染色體全基因敲除研究成果

　　斑馬魚是開展生命科學、健康科學、環境科學等研究的重要模式動物。在斑馬魚研究歷史上，歐美學者發起過幾次大規模的隨機誘變突變體庫，開展基于“從表型到基因型”的正向遺傳學篩選，奠定了斑馬魚作為國際公認模式動物的重要基礎。

　　隨著斑馬魚全基因組測序的完成和CRISPR/Cas9等基因組編輯技術的成熟，規模化靶向構建斑馬魚基因敲除突變體庫，系統開展“從基因型到表型”的斑馬魚反向遺傳學研究成為可能。近日，來自中國科學院水生生物研究所、清華大學、中國科學院動物研究所、北京大學等24家機構的學者組成“斑馬魚1號染色體全基因敲除聯盟（ZAKOC）”，在國際期刊Genome Research 在線發表了“斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃”的研究成果，這是國際上首次大規模的斑馬魚反向遺傳學突變體庫構建和遺傳篩選計劃。

　　該聯盟利用CIRISR/Cas9技術，針對斑馬魚1號染色體上的1333個基因進行系統性基因敲除，成功敲除了其中1029個基因，獲得針對636個基因的1039個可傳代的突變型，所有突變品系和遺傳信息全部通過國家水生生物種質資源庫——國家斑馬魚資源中心對學術界公開（http://www.zfish.cn/TargetList.aspx）。該計劃產生了目前學術界規模最大的經實驗驗證的有效和無效gRNA序列庫，通過大數據分析，揭示了gRNA的敲除效率與其靶位GC含量呈現密切的正相關性（圖1）。在所有的突變體中，約1/4與人類疾病相關，該論文同時展示了若干代表性的突變體及其表型，發現了純合突變體與基因敲降的表型不一致，進一步豐富了最近發現的“遺傳補償效應”理論。

　　 這一持續6年多的研究，首次實現了脊椎動物整條染色體的系統性基因敲除，不僅引領了國際斑馬魚表型組研究，而且誕生了我國首個大規模斑馬魚定向突變體庫（圖2），具有重大的社會效益和應用前景。論文第一作者單位為水生所，第一作者為水生所研究員孫永華，通訊作者為動物所研究員劉峰，中科院院士、清華大學教授孟安明和中科院院士、水生所研究員朱作言。論文受到“發育編程及其代謝調節”國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金創新研究群體項目等資助。

圖1 所有測試的gRNA靶位中12個堿基的種子序列中GC含量分析

圖2 中國科學家完成斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃示意圖