技术的关键控制点——对MSTN基因的编辑
韩国首尔大学(Seoul National University)的分子生物学家Jin-Soo Kim是领衔该项研究的科学家,他和同事们通过基因编辑,使某个基因缺陷或者敲除,构建出双肌型猪的关键在于让myostatin (MSTN)基因突变。
德国Friedrich Loeffler研究所率先使用基因编辑工具的先驱——Heiner Niemann表示,Jin-Soo Kim和他的研究小组还没有发布他们的研究结果,但提供的猪照片显现出了典型的双肌型动物表型——发达的臀肌。
为 了将MSTN基因突变导入到猪中,Jin-Soo Kim利用了一种叫做TALEN的基因编辑技术,即让一种DNA切割酶连接一种DNA结合蛋白,DNA结合蛋白会将DNA切割酶引导到了细胞内的特异基因 处(这里是MSTN基因),然后切割它。细胞的自然修复系统会将DNA重新融合在一起,导致了基因功能失调。
研究小组在选择出一个TALEN已敲除两个拷贝MSTN基因的编辑了猪胚胎细胞后,Jin-Soo Kim的合作者、中国延边大学动物克隆研究人员尹熙俊(Xi-jun Yin),将这一细胞转移到卵细胞中,生成了32个克隆小猪。
“双肌型”猪的优势和劣势
中国延边大学动物克隆研究人员尹熙俊表示,一方面,初期的试验结果显示:这些“双肌型”猪可以表现出许多双肌型牛的优势,例如,每只动物可提供更瘦的猪肉以及更高的肉量。
另一方面,“双肌型”猪也共同拥有一些问题,例如由于小猪体积过大使得分娩困难:32只小猪中只有13只活到了8个月大;目前还有2只仍然活着,但只有1只被认为是健康的。
下一步计划1:将“双肌型”猪作为种猪
Jin-Soo Kim和尹熙俊表示,他们通过基因编辑技术培育的“双肌型”猪不仅仅用来生产猪肉,还打算利用它们来供应精子,出售给农民与正常的猪进行交配。
由 “双肌型”猪生育的后代虽然少一些肌肉,但它们只有一个MSTN基因遭到破坏,另一个MSTN基因正常,有可能会更健康;该研究小组现正采用另一种更先进 的基因编辑技术——CRISPR/Cas9来完成后续的同类实验,利用CRISP/CAS9以及靶向RNA直接显微注射受精卵,可获得肌肉生长抑制素基因 (MSTN)敲除的后代产物。
下一步计划2:将“双肌型”猪上市,出售给中国农民
韩 国科学家Jin-Soo Kim表示,一方面由于中国人对于猪肉的需求在不断地上升,他希望能够让这些基因编辑猪上市出售给中国农民;另一方面中国正将大量资金投放于基因编辑,中 国的监管环境可能会支持他的计划(故选择与中国科学家合作),他认为中国在批准供人食用的转基因动物方面,将会走在其他国家和地区的前面。
由 于MSTN基因发生突变后,动物肌肉生长将加快,肌肉量也将增加,因此MSTN基因敲除猪的成功研制,有望培育出瘦肉率高和生长快的基因工程猪新品种,加 快体细胞克隆猪产业化和转基因猪新品种培育进程。去年9月,研究人员报告称采用一种不同的基因编辑方法开发出了双肌型牛和双肌型绵羊的新品种。