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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 科研進展

斑馬魚1號染色體全基因敲除研究成果公布

2019-12-20 水生生物研究所動物研究所

【字體：大中小】

語音播報

　　斑馬魚是開展生命科學、健康科學、環(huán)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(fā)起過幾次大規(guī)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(guī)模化靶向構(gòu)建斑馬魚基因敲除突變體庫，系統(tǒng)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(gòu)的學者組成“斑馬魚1號染色體全基因敲除聯(lián)盟（ZAKOC）”，在國際期刊Genome Research 在線發(fā)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(guī)模的斑馬魚反向遺傳學突變體庫構(gòu)建和遺傳篩選計劃。

　　該聯(lián)盟利用CRISPR/Cas9技術，針對斑馬魚1號染色體上的1333個基因進行系統(tǒng)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(zhì)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(chǎn)生了目前學術界規(guī)模最大的經(jīng)實驗驗證的有效和無效gRNA序列庫，通過大數(shù)據(jù)分析，揭示了gRNA的敲除效率與其靶位GC含量呈現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的“遺傳補償效應”理論。

這一持續(xù)6年多的研究，首次實現(xiàn)了脊椎動物整條染色體的系統(tǒng)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(guī)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(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)”國家重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目等資助。

論文鏈接

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

　　斑馬魚是開展生命科學、健康科學、環(huán)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(fā)起過幾次大規(guī)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(guī)?；邢驑?gòu)建斑馬魚基因敲除突變體庫，系統(tǒng)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(gòu)的學者組成“斑馬魚1號染色體全基因敲除聯(lián)盟（ZAKOC）”，在國際期刊Genome Research 在線發(fā)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(guī)模的斑馬魚反向遺傳學突變體庫構(gòu)建和遺傳篩選計劃。
　　該聯(lián)盟利用CRISPR/Cas9技術，針對斑馬魚1號染色體上的1333個基因進行系統(tǒng)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(zhì)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(chǎn)生了目前學術界規(guī)模最大的經(jīng)實驗驗證的有效和無效gRNA序列庫，通過大數(shù)據(jù)分析，揭示了gRNA的敲除效率與其靶位GC含量呈現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的“遺傳補償效應”理論。
　　這一持續(xù)6年多的研究，首次實現(xiàn)了脊椎動物整條染色體的系統(tǒng)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(guī)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(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)”國家重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目等資助。
　　論文鏈接
　　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
　　

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