广州生物院成功获得完全产生人胰岛素的基因编辑猪

发布时间:2016-04-22    来源:中科院广州生物院      

3月18日,Journal of Molecular Cell Biology杂志(《分子细胞生物学杂志》)在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组的研究成果“Genetically humanized pigs exclusively expressing human insulin are generated through custom endonuclease-mediated seamless engineering”。该研究利用精确基因编辑技术对猪胰岛素基因进行了无痕定点修饰,使猪胰岛素基因编码生产人胰岛素,成功建立了完全分泌人胰岛素 的基因编辑猪。

根据国际糖尿病联盟在2015年最新发布的数据,世界范围内共有4.15亿成年人患有糖尿病。2015年有5百万人因糖尿病而死亡,超过了疟疾、肺结核与HIV的致死人数总和。糖尿病及相关并发症的治疗费用十分巨大,估计每年超过6700亿美元,高于美国全部的军事费用。

目前,对糖尿病的治疗包括胰岛素注射和胰岛移植。猪源胰岛素曾经被广泛采用,利用猪胰岛进行异种移植治疗糖尿病最近也取得良好进展。但猪与人相比, 胰岛素蛋白存在一个氨基酸的差异,人胰岛素B链第30位氨基酸是苏氨酸,而猪胰岛素是丙氨酸。这一个氨基酸的差异使猪胰岛素在人体中的降血糖效价较低,而 且长期使用容易诱发抗体产生。

研究中,研究人员李小平博士、杨翌博士和王可品博士研究生等将TALENs及CRISPR技术与单链寡核苷酸结合,建立了猪基因组无痕定点编辑技 术,利用该技术在体细胞中将猪胰岛素基因编码B链第30位丙氨酸的密码子GCC修改为编码苏氨酸的ACG,并获得了纯合子细胞株。同时,研究人员利用该细 胞株作为核供体,通过体细胞核移植技术成功构建了人源化胰岛素克隆猪,利用高分辨率液相色谱串联质谱仪检测证实,从该基因修饰猪胰腺中提取的胰岛素完全为 人胰岛素,而不含猪胰岛素。

该研究获得的人源化胰岛素基因修饰猪将为糖尿病的治疗提供人胰岛素,同时也将为临床异种胰岛移植治疗提供更为理想的供体来源。从技术层面来说,该成 果也是第一次在大动物中实现无痕的基因组定点修饰,这种定点无痕技术的建立,将推动基因突变大动物疾病模型和具有农业育种价值的基因修饰大动物的培育。

该研究获得国家科技部“973”、“863”、国家自然科学基金、广东省科技计划专项和广州市科创委的项目经费支持。

人源化胰岛素基因编辑猪



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