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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)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(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

斑馬魚1號(hào)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(dòng)物研究所

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　隨著斑馬魚全基因組測(cè)序的完成和CRISPR/Cas9等基因組編輯技術(shù)的成熟，規(guī)?；邢驑?gòu)建斑馬魚基因敲除突變體庫(kù)，系統(tǒng)開展“從基因型到表型”的斑馬魚反向遺傳學(xué)研究成為可能。近日，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、北京大學(xué)等24家機(jī)構(gòu)的學(xué)者組成“斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除聯(lián)盟（ZAKOC）”，在國(guó)際期刊Genome Research 在線發(fā)表了“斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除計(jì)劃”的研究成果，這是國(guó)際上首次大規(guī)模的斑馬魚反向遺傳學(xué)突變體庫(kù)構(gòu)建和遺傳篩選計(jì)劃。

　　該聯(lián)盟利用CRISPR/Cas9技術(shù)，針對(duì)斑馬魚1號(hào)染色體上的1333個(gè)基因進(jìn)行系統(tǒng)性基因敲除，成功敲除了其中1029個(gè)基因，獲得針對(duì)636個(gè)基因的1039個(gè)可傳代的突變型，所有突變品系和遺傳信息全部通過國(guó)家水生生物種質(zhì)資源庫(kù)——國(guó)家斑馬魚資源中心對(duì)學(xué)術(shù)界公開（http://www.zfish.cn/TargetList.aspx）。該計(jì)劃產(chǎn)生了目前學(xué)術(shù)界規(guī)模最大的經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的有效和無(wú)效gRNA序列庫(kù)，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(guān)性（圖1）。在所有的突變體中，約1/4與人類疾病相關(guān)，該論文同時(shí)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(jìn)一步豐富了最近發(fā)現(xiàn)的“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”理論。

這一持續(xù)6年多的研究，首次實(shí)現(xiàn)了脊椎動(dòng)物整條染色體的系統(tǒng)性基因敲除，不僅引領(lǐng)了國(guó)際斑馬魚表型組研究，而且誕生了我國(guó)首個(gè)大規(guī)模斑馬魚定向突變體庫(kù)（圖2），具有重大的社會(huì)效益和應(yīng)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(dòng)物所研究員劉峰，中科院院士、清華大學(xué)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目等資助。

論文鏈接

圖1 所有測(cè)試的gRNA靶位中12個(gè)堿基的種子序列中GC含量分析

圖2 中國(guó)科學(xué)家完成斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除計(jì)劃示意圖

　　斑馬魚是開展生命科學(xué)、健康科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等研究的重要模式動(dòng)物。在斑馬魚研究歷史上，歐美學(xué)者發(fā)起過幾次大規(guī)模的隨機(jī)誘變突變體庫(kù)，開展基于“從表型到基因型”的正向遺傳學(xué)篩選，奠定了斑馬魚作為國(guó)際公認(rèn)模式動(dòng)物的重要基礎(chǔ)。
　　隨著斑馬魚全基因組測(cè)序的完成和CRISPR/Cas9等基因組編輯技術(shù)的成熟，規(guī)?；邢驑?gòu)建斑馬魚基因敲除突變體庫(kù)，系統(tǒng)開展“從基因型到表型”的斑馬魚反向遺傳學(xué)研究成為可能。近日，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、北京大學(xué)等24家機(jī)構(gòu)的學(xué)者組成“斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除聯(lián)盟（ZAKOC）”，在國(guó)際期刊Genome Research 在線發(fā)表了“斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除計(jì)劃”的研究成果，這是國(guó)際上首次大規(guī)模的斑馬魚反向遺傳學(xué)突變體庫(kù)構(gòu)建和遺傳篩選計(jì)劃。
　　該聯(lián)盟利用CRISPR/Cas9技術(shù)，針對(duì)斑馬魚1號(hào)染色體上的1333個(gè)基因進(jìn)行系統(tǒng)性基因敲除，成功敲除了其中1029個(gè)基因，獲得針對(duì)636個(gè)基因的1039個(gè)可傳代的突變型，所有突變品系和遺傳信息全部通過國(guó)家水生生物種質(zhì)資源庫(kù)——國(guó)家斑馬魚資源中心對(duì)學(xué)術(shù)界公開（http://www.zfish.cn/TargetList.aspx）。該計(jì)劃產(chǎn)生了目前學(xué)術(shù)界規(guī)模最大的經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的有效和無(wú)效gRNA序列庫(kù)，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(guān)性（圖1）。在所有的突變體中，約1/4與人類疾病相關(guān)，該論文同時(shí)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(jìn)一步豐富了最近發(fā)現(xiàn)的“遺傳補(bǔ)償效應(yīng)”理論。
　　這一持續(xù)6年多的研究，首次實(shí)現(xiàn)了脊椎動(dòng)物整條染色體的系統(tǒng)性基因敲除，不僅引領(lǐng)了國(guó)際斑馬魚表型組研究，而且誕生了我國(guó)首個(gè)大規(guī)模斑馬魚定向突變體庫(kù)（圖2），具有重大的社會(huì)效益和應(yīng)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(dòng)物所研究員劉峰，中科院院士、清華大學(xué)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目等資助。
　　論文鏈接
　　圖1 所有測(cè)試的gRNA靶位中12個(gè)堿基的種子序列中GC含量分析
　　圖2 中國(guó)科學(xué)家完成斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除計(jì)劃示意圖
　　

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