科学家利用基因编辑制造单性小鼠 效率达到100%

2021年12月03日 23:35 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

弗朗西斯-克里克研究所的科学家们与肯特大学合作,利用基因编辑技术创造出仅有雌性和仅有雄性的小鼠群体,效率为100%。今天(2021年12月3日星期五)发表在《自然-通讯》上的这项研究表明,该技术可用于改善科学研究中的动物福利,或许也可用于农业。

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在科学研究和养殖业中,往往需要雄性或雌性动物。例如,对雄性或雌性生殖的实验室研究只需要被研究性别的动物。而在养殖业中,只需要雌性动物用于产蛋和产奶。这意味着需要在动物出生后即处死性别未达要求的动物。

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研究人员的新方法使用一个两部分的遗传系统,在受精后不久使胚胎失活,只允许所需性别的动物发育。这种基于基因的控制后代性别的方法可以大大减少这两个行业的淘汰。胚胎选择的基础是CRISPR-Cas9有两个元素,切割DNA的Cas9酶,允许科学家改变特定区域,以及将Cas9携带到基因组上正确位置的引导RNA。该团队将该系统的一个元素放在父亲的X或Y染色体上,这意味着它将分别只由女性或男性胚胎继承。另一个元素由母亲贡献,并由所有胚胎继承。

他们以Top1基因为目标,该基因对DNA复制和修复至关重要。当一个由精子和卵子形成的胚胎,每一个都含有一半的CRISPR-Cas9,基因编辑在胚胎中被触发,它无法发展到大约16至32个细胞的非常早期阶段。使用这种方法,研究人员能够以100%的效果控制一胎的性别。为了产生一窝雄性动物,研究人员编辑了父亲的X染色体,这意味着只有雌性继承了有害的突变,而为了产生一窝雌性动物,他们编辑了Y染色体。

令人惊讶的是,这种方法并没有导致产生的后代数量减少50%,相反,胎次是对照胎次的61%-72%。研究人员认为,这是因为像小鼠这样的动物在每个卵巢周期中产生的卵子比需要的要多,允许其中一部分在早期发育过程中丢失,而不会减少产仔数。这意味着在需要一种性别的情况下,为了产生相同数量所需性别的后代,将需要更少的动物进行繁殖。

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