西北農林科大等成功獲得多基因編輯克隆豬

多基因編輯豬的培育。

多基因編輯豬的鑒定。圖片由論文作者提供

10月9日，西北農林科技大學動物醫學院華進聯團隊和云南農業大學魏紅江團隊合作，采用高效培育多基因編輯豬的sgRNA表達方案，利用三頭代孕母豬產下兩頭雙基因編輯仔豬。這是西北地區首次成功獲得多基因編輯克隆豬，標志著該地區生豬產業基因編輯生物育種技術達到世界先進水平。

相關成果的論文在《動物學研究》（Zoological Research）雜志在線發表，論文通訊作者是華進聯教授和魏紅江教授。西北農林科技大學動物醫學院2019級博士生張炬慶，云南農業大學郭建雄，西北農林科技大學動物醫學院碩士生吳筱潔和動物科技學院王禹教授為文章共同第一作者。

以CRISPR/Cas9為代表的基因編輯技術被廣泛應用于動物的性狀改良。然而，大多數研究進展基于人和小鼠模型，由于物種間的快速進化，已報道的策略能否在大動物中適用仍然是該領域面臨的瓶頸問題。

過去幾十年，豬繁殖和呼吸綜合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV）（俗稱藍耳病）給全球養豬業造成了重大經濟損失。鑒于豬CD163基因所編碼的蛋白是PRRSV感染所必需的受體，對豬CD163的敲除可以培育出對PRRSV感染具有強抵抗能力的新品系。此外，通過基因編輯敲除豬肌肉抑制因子MSTN基因，獲得的豬后代表現出更高的瘦肉率。因此，對豬多個基因同時編輯并最終培育出抗病高產新品種，在未來畜牧生產領域具有廣闊的應用前景。

該項研究應用三種策略開展豬的多基因編輯，包括共轉染攜帶不同sgRNA的質粒，用轉染單個含有串聯sgRNA表達盒的質粒，以及轉染含有多順反子sgRNA載體的策略。該團隊構建了攜帶三種靶向MSTN和CD163的sgRNA表達裝置的載體系統，并量化了其在豬胎兒成纖維細胞中的編輯效率。他們的結果表明，串聯sgRNA表達盒的策略可以高效實現豬的多基因改良。將CD163和MSTN基因同時編輯的豬胎兒成纖維細胞進行體細胞核移植試驗，利用三頭代孕母豬最終產下兩頭雙基因編輯仔豬。

論文作者們通過全基因組測序結果證實兩頭基因編輯豬均未出現預期之外的基因組改變。

傳統顯微注射培育基因編輯豬策略往往產生雜合子或者嵌合體動物，而后續純合子的選育過程需要消耗大量的時間和經濟成本。相關領域專家認為，本研究為豬的多基因改良提供了一種經濟高效的技術體系，培育的CD163和MSTN雙基因編輯豬也為后續培育抗豬繁殖與呼吸障礙綜合征種豬及高瘦肉率種豬提供了優秀種質材料。

據了解，本研究得到國家自然科學基金、陜西省重點科技創新團隊項目和陜西省重點產業鏈項目等資助。

論文相關信息：Optimization of sgRNA expression strategy to generate multiplex gene-edited pigs (zoores.ac.cn)