摘要：外媒稱，研究人員次利用基因工程對奶牛進行基因改造，使其能夠抵抗結(jié)核病。牛結(jié)核病在大多數(shù)發(fā)達受到良好控制，但在發(fā)展中，這種疾病往往是致命的，并且會傳播給人類和其他動物。

美國《新聞周刊》網(wǎng)站2月1日發(fā)表題為《中國科學家培育出抗結(jié)核病的奶?！返膱蟮婪Q，來自中國西北農(nóng)林科技大學的研究人員利用一種名為CRISPR的技術(shù)，對20頭奶牛植入了一種與抗結(jié)核病相關(guān)的基因，其中11頭?；钸^了3個月。這些進行過基因改造的奶牛具有更好的抵抗結(jié)核病的能力。經(jīng)過基因改造后，它們也沒有表現(xiàn)出意料之外的癥狀。描述這些發(fā)現(xiàn)的一篇發(fā)表在1月31日的英國《基因組生物學》雜志上。

CRISPR是一種在過去幾年里開發(fā)的基因編輯工具。和之前的技術(shù)相比，它可以快速將基因插入有機體基因組中的特定位置，并且成本較低。研究人員利用這種技術(shù)來改造許多有機體，包括在實驗室里改造人類胚胎和修正老鼠體內(nèi)引發(fā)杜氏肌營養(yǎng)**癥的基因。

在這次的研究中，科學家們使用一種新版的CRISPR技術(shù)，將基因插入到奶?；蚪M理想位置上一條DNA鏈的單個基因片段中。此前的CRISPR技術(shù)涉及使用分子“剪刀”來剪開DNA的兩條鏈。宿主防御實驗室的研究人員蘇克·塞·德拉萬表示，這種新技術(shù)的優(yōu)勢是它可能更為**。該實驗室隸屬美國過敏癥和傳染病研究所。

德拉萬說：“我認為這是一項非常棒的研究，證明了通過一種潛在更**的方法來進行基因改造是可行的?！辈贿^他認為，有進一步的研究來證明其結(jié)果的**性。

他補充說，提高動物對感染的抵抗力可以在牲畜中大幅減少***的過度使用，后者已經(jīng)是一個嚴重問題。

宿主防御實驗室及過敏癥和傳染病研究所的負責人哈里·馬萊克表示，培育這樣的奶牛有助于減少牛奶中結(jié)核菌的傳播，這是發(fā)展中的一個重大健康問題。他補充道，美國和西方大部分地區(qū)廣泛使用巴氏**法，在很大程度上“消除了來自牛奶的結(jié)核病風險，盡管人們對生牛奶和奶酪的熱情再度引燃了這種風險”。

美國精選公畜公司的基因項目副總裁查克·薩特勒說，研究人員已經(jīng)在一些未經(jīng)基因改造的牛身上發(fā)現(xiàn)了這種插入的基因。他表示，研究人員使用CRISPR技術(shù)作出的改變也可能在傳統(tǒng)養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)，只不過使用基因改造技術(shù)能夠更快、更有針對性。

這種經(jīng)過基因改造的奶牛要在美國獲得批準，通過美國食品和藥物管理局的審查。薩特勒補充說，就而言其成本太高了。

在一項新的研究中，來自中國西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院的研究人員次利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)成功地培育出具有增加抵抗牛結(jié)核病能力的奶牛。相關(guān)研究結(jié)果于2017年2月1日發(fā)表在Genome Biology期刊上，標題為“Single Cas9 nickase induced generation of NRAMP1 knockin cattle with reduced off-target effects”。

研究人員利用一種改進的CRISPR基因編輯技術(shù)將一種新的基因插入到奶牛基因組中，而且在奶?；蚪M中沒有檢測到脫靶效應。當利用CRISPR構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物時，脫靶效應是一個常見的問題。

通信作者、西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院教授、博導張涌（Yong Zhang）博士說，“我們利用一種新的被稱作CRISPR/Cas9n的CRISPR系統(tǒng)將結(jié)核抗性基因NRAMP1成功地插入到奶?；蚪M中。我們隨后能夠成功地培育出具有增加抵抗結(jié)核病能力的奶牛。重要的是，我們發(fā)現(xiàn)這不會在奶?；蚪M中產(chǎn)生脫靶效應，這意味著我們采用的這種CRISPR技術(shù)可能更好地適用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因家畜?！?

鑒于CRISPR技術(shù)是一種準確地和相對容易地修飾遺傳密碼的方法，近年來，它已廣泛地用于實驗室中。然而，遺傳密碼的意外變化會因脫靶效應而發(fā)生，因此發(fā)現(xiàn)降低這些意外變化的方法是基因組學研究的要任務。

張博士解釋道，“當你想要將一種新的基因插入到哺乳動物基因組中時，很難在基因組中找到佳的位點來插入這種基因。你不得不找遍整個基因組，尋找一個你認為將對附近的其他基因產(chǎn)生小影響的區(qū)域。我們利用一種細致的方法鑒定出適合于基因插入的區(qū)域，而且我們證實這不會在奶?；蚪M中產(chǎn)生可檢測到的脫靶效應?！?

研究人員利用CRISPR/Cas9n技術(shù)將NRAMP1基因插入到來自雌性奶牛的牛胎兒成纖維細胞基因組中。隨后，這些細胞在一種被稱作體細胞核移植的過程中用作供體細胞。在這種體細胞核移植中，將來自攜帶這種新基因的供體細胞的細胞核導入到來自雌性奶牛的卵細胞中。他們在實驗室中培養(yǎng)這些卵細胞，隨后將它們轉(zhuǎn)移到具有正常妊娠周期的母奶牛體內(nèi)。作為對比，也利用標準的CRISPR/Cas9技術(shù)開展這些實驗。

利用CRISPR技術(shù)培育出總共11只攜帶這種新基因的小奶牛，它們能夠接受結(jié)核病抵抗性和脫靶效應評估。對這些小奶牛的基因分析結(jié)果揭示出已將NRAMP1基因成功地插入到所有小奶牛的基因組靶位點上。在利用這種新的CRISPR/Cas9n技術(shù)成功地插入NRAMP1基因的小奶牛中，沒有一只小奶牛具有可檢測到的脫靶效應，而之前利用CRISPR/Cas9技術(shù)成功地插入NRAMP1基因的小奶牛中，所有的小奶牛都存在脫靶效應。

當這些小奶牛接觸牛結(jié)核分枝桿菌（導致牛結(jié)核病的**）時，研究人員通過測量血液樣品中標準的感染標志物，發(fā)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)基因小奶牛表現(xiàn)出增加的牛結(jié)核病抵抗性。他們也發(fā)現(xiàn)從這些小奶牛中提取出的白細胞在實驗室測試中更加抵抗牛結(jié)核分枝桿菌感染。

張博士說，“我們的研究次證實這種CRISP/Cas9n系統(tǒng)能夠被用來構(gòu)建沒有可檢測到的脫靶效應的轉(zhuǎn)基因家畜。我們的研究已在?；蚪M中發(fā)現(xiàn)一個有用的位點，利用這種基因編輯技術(shù)靶向這個位點可成功地插入有益于家畜的新基因?！?/span>