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优化电穿孔参数，使用 3 至 2000 kDA 的荧光葡聚糖将大分子有效递送至猪受精卵中
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证（未经同行评审认证）是作者/资助者，他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。
将受精卵注射到牛胚胎中，对自然发生的序列变异进行基因组编辑
基因组编辑通过有针对性地引入天然序列变体，加速遗传增益，为改进当前的牛育种策略提供了机会。这可以通过在修复模板存在的情况下利用编辑器诱导的基因组切割后的同源性定向修复机制来实现。将基因组编辑器引入受精卵并在胚胎中进行编辑的优势在于，活体动物的发育不会受到影响，并且与当代基于胚胎的改良实践保持一致。在我们的研究中，我们调查了引入已知的前黑素体蛋白 17 ( PMEL ) 和催乳素受体 ( PRLR ) 基因的序列变体，并产生完全转化为精确基因型的非嵌合体编辑胚胎的潜力。将 gRNA/Cas9 编辑器注射到牛受精卵中以将 3 bp 缺失变体引入 PMEL 基因，可产生高达 11% 的完全转化胚胎。使用 TALEN 后，转化率提高到 48%，但前提是通过质粒递送。在几种已知 PRLR 序列变体、不同修复模板设计和 DNA、RNA 或核糖核蛋白传递的背景下测试三种 gRNA/Cas9 编辑器，实现了高达 8% 的完全转化率。此外，我们还开发了一种基于活检的非嵌合体胚胎筛选策略，该策略有可能专门生产具有预期精确编辑的非嵌合体动物。
电穿孔介导的牲畜受精卵基因组编辑
传统上，将基因组编辑试剂引入哺乳动物受精卵是通过细胞质或原核微注射完成的。这一耗时的过程需要昂贵的设备和高水平的技能。受精卵电穿孔提供了一种简化和更精简的方法来转染哺乳动物受精卵。有许多研究检查了小鼠和大鼠受精卵电穿孔中使用的参数。在这里，我们回顾了已报道的小鼠和大鼠的电穿孔条件、时间和成功率，以及关于牲畜受精卵（特别是猪和牛）的少数报道。在受精时或受精后不久引入编辑试剂可以帮助降低嵌合率，即个体细胞中存在两种或更多种基因型；引入核酸酶蛋白而不是编码核酸酶的 mRNA 也可以。嵌合在世代间隔较长的大型牲畜物种中尤其成问题，因为通过繁殖获得非嵌合的纯合后代可能需要数年时间。通过非同源末端连接途径实现的基因敲除已得到广泛报道，并且使用电穿孔成功实现的基因敲除比基因敲入更多。将大型 DNA 质粒递送到受精卵中会受到透明带 (ZP) 的阻碍，并且大多数通过电穿孔实现的基因敲入都使用短单链 DNA (ssDNA) 修复模板，通常小于 1 kb。在不使用细胞质注射的情况下，将长达 4.9 kb 的较大供体修复模板与基因组编辑试剂一起递送到受精卵中最有希望的方法是使用重组腺相关病毒 (rAAV) 与电穿孔相结合。但是，与用于递送成簇的规律间隔回文重复序列 (CRISPR) 基因组编辑试剂的其他方法类似，这种方法也与高水平的嵌合性有关。最近的研究成果是利用编辑过的生殖系能力细胞补充生殖系消融个体，从而避免基因组编辑创始系生殖系中出现嵌合现象。即使通过电穿孔介导将基因组编辑试剂递送至哺乳动物受精卵，基因组编辑流程中仍存在其他瓶颈，目前阻碍了非嵌合基因组编辑牲畜的可扩展生产。
通过将CRISPR/CAS9系统电穿孔到Zygotes的一步生成多个基因编辑的猪，以减少异种抗原生物合成
摘要：异种抗原引起过度急性排斥并限制了种间异种移植的成功。因此，参与异种抗原生物合成的基因，例如GGTA1，CMAH和B4GALNT2，是改善异种移植结果的关键靶标。在这项研究中，我们引入了一种CRISPR/CAS9系统，同时使用电穿孔来靶向GGTA1，CMAH和B4GALNT2，以一步一代生成多个基因编辑的猪而没有异种抗原。首先，我们优化了针对GGTA1和CMAH的引导RNA（GRNA）相对于基因编辑的效率，并将电穿孔的胚胎与优化的GRNA和CAS9转移到受体Gilts中。接下来，当GGTA1，CMAH和B4GALNT2同时靶向GGTA1，CMAH和B4GALNT2时，我们优化了CAS9蛋白的浓度，并使用优化的条件同时靶向基因。我们实现了GGTA1 / CMAH双重编辑的猪和GGTA1 / CMAH / B4GALNT2三重编辑的猪的一步生成。免疫组织学分析表明异种抗原的下调。然而，这些多个基因编辑的猪是遗传镶嵌物，未能敲除一些异种抗原。尽管应解决镶嵌性，但电穿孔技术可能会成为旨在改善猪至人类异种移植的猪中一步生成多个基因修饰的主要方法。