鸡蛋已用于获取名为抗体的有益蛋白质,以保护人类免受流感等病毒侵害。如今,密苏里大学(University of Missouri)的一项突破性进展有望使鸡在未来产出含其他有用医用蛋白的鸡蛋。
破解基因沉默难题
在一项新研究中,密苏里大学研究人员解决了禽类遗传学领域一个常见问题——表观遗传沉默。发表在《家禽科学》(Poultry Science)期刊上的研究题为"通过靶向Cas9插入鸡看家基因实现高效基因编辑"。
过去,科学家发现若将新基因随机插入鸡的DNA,该基因可能随时间推移被"沉默"或关闭。因此,鸡及其后代可能无法继承新基因带来的益处,或随着代际传递而逐渐失效。这使得培育能稳定生产医用蛋白的转基因鸡品系变得极为困难。
靶向高效表达的看家基因
为此,密苏里大学科学家尝试了新方法以避免表观遗传沉默。研究人员利用CRISPR基因编辑工具,聚焦于鸡细胞内参与葡萄糖代谢的关键酶,并附加绿色荧光标记以便监测基因活性状态。
"这种甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)是分解糖分产生能量所必需的,所有细胞都依赖它存活,"农业、食品与自然资源学院教授兼研究作者李基浩(Kiho Lee)解释道,"我们假设由于该酶始终处于活跃状态,插入此位点的基因片段也将持续表达。"
经过数月时间及多轮细胞分裂后,李教授实验室的鸡细胞呈现的结果令研究人员振奋:报告基因仍持续发出明亮的绿色荧光,表明基因沉默现象从未发生。
医学与农业的潜在影响
这项概念验证研究的成功,为李基浩团队建立稳定转基因鸡品系的平台铺平了道路。他们正与科学家及产业伙伴合作,探索对各利益相关方最具价值的基因改造方案。
李基浩的研究在密苏里大学拥有得天独厚的条件。该校拥有全国少数具备专业鸡细胞操作技术与基础设施的实验室之一,这类细胞在实验室环境中极难存活。虽然密苏里大学已是转基因猪研究的国家领导者,李基浩的工作正使其在基因改良家禽领域处于前沿地位。
"这项研究最终有望助力培育稳定遗传的转基因禽类品系,使其产出的每枚鸡蛋都含有可用于人类医学多种临床应用的有用蛋白,"李基浩表示。
"该成果在农业和经济领域同样意义重大。鉴于禽流感对鸟类的毁灭性影响,若能将阻断病毒传播的新基因片段插入鸡基因组,我们必然希望该片段能持续表达并稳定遗传给后代。"
李基浩的工作体现了密苏里大学作为赠地大学的使命。
"我的目标是通过基础研究帮助生产者,最终支持社区发展并改善民生,"李基浩说,"通过提供专业技术和构建应用广泛的转化平台,我们有望在密苏里州乃至更广范围产生实质性影响。"
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