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World File Search System囊胚
通过电穿孔对小反刍动物胚胎进行单步基因组编辑
摘要：我们研究了通过 CRISPR-Cas9 合子电穿孔在小反刍动物中进行单步基因组编辑的可能性。我们利用双 sgRNA 方法靶向绵羊胚胎中的 SOCS2 和 PDX1 以及山羊胚胎中的 OTX2。比较了在胚胎发育的四个不同时间进行的显微注射和三种不同电穿孔设置的基因编辑效率。在受精后 6 小时对绵羊合子进行电穿孔，使用包括短高压（穿孔）和长低压（转移）脉冲的设置，可以有效产生 SOCS2 敲除囊胚。CRISPR/Cas9 电穿孔后的突变率为 95.6% ± 8%，包括 95.4% ± 9% 的双等位基因突变；相比之下，使用显微注射时分别为 82.3% ± 8% 和 25% ± 10%。我们还成功破坏了绵羊的 PDX1 基因和山羊胚胎的 OTX2 基因。PDX1 的双等位基因突变率为 81 ± 5%，OTX2 的双等位基因突变率为 85% ± 6%。总之，利用单步 CRISPR-Cas9 合子电穿孔，我们成功地在小反刍动物胚胎基因组中引入了双等位基因缺失。
基因编辑研究妊娠因素在猪妊娠建立中的作用
哺乳动物胎生发育需要胎盘作为胎儿和母体子宫之间的中间界面而进化。除了保留胎儿和分泌营养物质以支持生长发育到足月之外，胎生物种还必须改变或抑制母体免疫系统识别半同种异体胎儿。囊胚从透明带孵化后，滋养层细胞分化为母体子宫内膜提供初始通讯，以调节黄体孕酮的产生以及子宫和妊娠建立和维持所必需的胚胎发育中的生物途径。许多胚胎因子已被提出用于建立和维持妊娠。CRISPR-Cas9 基因编辑技术提供了一种特定且有效的方法来生成动物模型以进行功能丧失研究，以研究特定胚胎因子的作用。 CRISPR-Cas9 基因编辑的使用为研究妊娠因子在猪妊娠发育和建立中的具体作用提供了一种直接的方法。这项技术有助于解决许多有关植入期发育的问题，并改变了我们对猪母体识别和维持妊娠的理解。生殖 (2021) 161 R79–R88
基因编辑研究妊娠因素在猪妊娠建立中的作用
哺乳动物胎生发育需要胎盘作为胎儿和母体子宫之间的中间界面而进化。除了保留胎儿和分泌营养物质以支持生长发育到足月之外，胎生物种还必须改变或抑制母体免疫系统识别半同种异体胎儿。囊胚从透明带孵化后，滋养层细胞分化为母体子宫内膜提供初始通讯，以调节黄体孕酮的产生以及子宫和妊娠建立和维持所必需的胚胎发育中的生物途径。许多胚胎因子已被提出用于建立和维持妊娠。CRISPR-Cas9 基因编辑技术提供了一种特定且有效的方法来生成动物模型以进行功能丧失研究，以研究特定胚胎因子的作用。 CRISPR-Cas9 基因编辑的使用为研究妊娠因子在猪妊娠发育和建立中的具体作用提供了一种直接的方法。这项技术有助于解决许多有关植入期发育的问题，并改变了我们对猪母体识别和维持妊娠的理解。生殖 (2021) 161 R79–R88
通过将 CRISPR/Cas9 系统电穿孔到体外受精的受精卵中有效生成 GGTA1 缺陷猪
背景：异种抗原是种间异种移植成功的主要问题。GGTA1 编码 α 1,3-半乳糖基转移酶，该酶对半乳糖基-α 1,3-半乳糖的生物合成至关重要，而半乳糖是导致超急性排斥的主要异种抗原。因此，GGTA1 修饰猪是猪对人异种移植的有希望的供体。在本研究中，我们开发了一种通过电穿孔将 CRISPR/Cas9 系统引入体外受精猪受精卵以生成 GGTA1 修饰猪的方法。结果：我们设计了五种针对 GGTA1 中不同位点的向导 RNA (gRNA)。通过电穿孔将 Cas9 蛋白与每一种 gRNA 一起引入后，评估了受精卵发育成的囊胚中的基因编辑效率。使用基因编辑效率最高的 gRNA 生成 GGTA1 编辑猪。在用 Cas9/gRNA 复合物转移电穿孔受精卵后，两头受体母猪产下六头仔猪。深度测序分析显示，六头仔猪中有五头在 GGTA1 的目标区域携带双等位基因突变，没有脱靶事件。此外，用异凝集素 B4 染色证实了 GGTA1 双等位基因突变猪的 GGTA1 功能缺陷。
利用 CRISPR/Cas9 介导的靶向整合生成 Y 染色体中含有 EGFP 基因的转基因克隆水牛胚胎
性别控制技术在家畜生产中具有重要意义，尤其对于快速繁殖的水牛（bubalus bubalis）具有重要意义，本研究以水牛为研究模型。我们已证实整合到小鼠Y染色体上的荧光蛋白可用于小鼠植入前胚胎的性别鉴定。首先，我们优化了增强型绿色荧光蛋白（eGFP）和mCherry外源基因在Neuro-2a细胞、小鼠胚胎干细胞、小鼠胚胎细胞（NIH3T3）、水牛胎儿成纤维细胞（BFF）中的靶向整合效率。结果表明，靶标两侧同源臂长度为800 bp比300 bp或300 bp/800 bp更有效。当细胞补充了 pifithrin-µ（一种抑制 p53 与线粒体结合的小分子）时，BFF 细胞中同源定向修复 (HDR) 介导的敲入也得到了显著改善。250 V 的三个脉冲在 BFF 细胞中产生最有效的电穿孔，并且发现 1.5 µ g/mL 嘌呤霉素是筛选的最佳浓度。此外，利用 CRISPR/Cas9 介导的基因编辑结合体细胞核移植 (SCNT) 技术成功生成了 Y-Chr-eGFP 转基因 BFF 细胞和克隆水牛胚胎。在第 6-8 代时，Y-Chr-eGFP 转基因 BFF 细胞的生长率和细胞增殖率明显低于非转基因 BFF 细胞；甲基化相关基因 DNMT1 和 DNMT3a 的表达水平相似；然而，与非转基因细胞相比，Y-Chr-eGFP 转基因 BFF 细胞中乙酰化相关基因 HDAC1 、 HDAC2 和 HDAC3 的表达水平显著较高（p < 0.05）。Y-Chr-eGFP 转基因 BFF 被用作 SCNT 的供体，结果表明 eGFP 报告基因适用于胚胎性别的可视化。克隆水牛胚胎的囊胚率相似；然而，与对照相比，转基因克隆胚胎的卵裂率明显较低。总之，我们优化了产生转基因 BFF 细胞的方案，并使用这些细胞作为供体成功产生了 Y-Chr-eGFP 转基因胚胎。
抗抑制素自由免疫对体外排卵的影响...
抑制素是一种二聚体糖蛋白，由𝛼和两个亚基组成。针对二聚体抑制素的免疫主要用于辅助生殖技术中以诱导超排卵。但免疫反应性的游离抑制素𝛼亚基的具体功能仍不清楚。在本研究中，使用针对游离抑制素𝛼亚基（Pro-𝛼 N-𝛼 C）的新型单克隆抗体进行了两项主要研究（第一项研究排卵，另一项研究受精）。排卵研究重复进行了 6 次，共涉及 48 只 4-6 周龄雌性 CD1 小鼠。在每个重复中，4 只对照小鼠接受 PMSG/hCG 治疗，4 只治疗小鼠接受含有 mAb-游离𝛼亚基的 PMSG/hCG。受精研究重复进行了 3 次，共涉及 22 只雌性 CD1 小鼠。在每个重复实验中，对照组和治疗组分别有 4、3 和 4 只小鼠。在这两项研究中，雌性小鼠腹膜内注射 50 单位/毫升孕马血清促性腺激素 (PMSG)，单独注射或与 400ug mAb-Free 𝛼 亚单位联合注射，然后在 48 小时后注射 50 单位/毫升人绒毛膜促性腺激素 (hCG)。注射后 17 小时，所有组的雌性小鼠都被处死，并从输卵管中收集排卵的卵母细胞。对于受精研究，使用雄性 CD1 小鼠的新鲜精子进行体外受精。结果表明，与对照组相比，游离抑制素 𝛼 亚基的中和显著降低了排卵率 47.29%，而与对照组相比，免疫中和显著提高了受精率 55.68%，囊胚发育率 43.85%。这项研究表明，与二聚体抑制素的免疫中和效果相反，针对游离抑制素 𝛼 亚基的免疫会减少排卵。作者假设游离 𝛼 亚基可能起到抑制素拮抗剂的作用，与抑制素竞争与其共受体的结合。关键词：激活素、β-聚糖、受精、免疫中和、抑制素、排卵
杂交牛胚胎中催乳素受体基因外显子11存在多处突变
具有 SLICK 单倍型的牛具有光滑且短的毛发特征，SLICK 单倍型的主要优点之一是其在改善牛的体温调节方面发挥的作用，尤其是在炎热潮湿的气候下。导致牛出现光滑表型的致病变异主要位于催乳素受体基因的第 11 个外显子中，但应注意的是，并非在此区域发现的所有变异都会导致光滑表型（Porto-Neto 等人，Front. Genet.，9:57，2018）。尽管如此，这些单个等位基因对于 CRISPR 实验中的引导设计问题仍然至关重要，特别是那些旨在敲除或修改催乳素受体基因的实验。这些单个等位基因的鉴定有助于更全面地了解该区域的遗传变异，并可帮助研究人员为他们的实验设计更精确、更有效的引导 RNA。因此，即使不直接导致光滑表型的等位基因，在增进我们对与这一基本特征有关的潜在遗传机制的了解方面也具有重要价值。本研究旨在评估体外受精 (IVF) Bos taurus x Bos indicus 杂交牛胚胎的基因组序列，特别关注 PRLR 区域。单独收集囊胚，并使用两步孵育法用蛋白酶 K (1,5ug/uL) 裂解缓冲液进行 DNA 提取。随后，重复进行 PCR 扩增，并对 PCR 片段进行 Sanger 测序。使用 Unipro Ugene 软件进行序列分析 (Okonechnikov K., et al. Bioinformatics, 28 (8):1166-7, 2012)。共分析了 15 个样本，发现 33.3% (5/15) 的样本在位置 39099463 处出现单个突变 (C>T)，导致丝氨酸被替换为终止密码子，这是之前未曾报道过的。此外，在一个位置很近的区域中发现了一对错义突变，60% 的样本在位置 39099322 处出现精氨酸被替换为亮氨酸的突变 (G>T)，而所有样本在位置 39099190 处出现丝氨酸被替换为亮氨酸的突变 (C>T)。最后，在位置 39099368 处发现了一个静默突变，可能导致 60% 的样本中的胞嘧啶被胸腺嘧啶替换，在这两种情况下都会导致酪氨酸的合成。根据初步分析的结果，可以推断该区域具有较高的遗传变异潜力。因此，建议在设计旨在引入插入/缺失以促进光滑表型的向导 RNA 之前，检查杂交动物的目标基因组区域并与 Bos taurus 进行比较。总之，本研究的结果为了解牛 PRLR 区域的遗传变异提供了宝贵的见解，这可能会影响基因编辑效率。
Kathy Niakan - 伦敦
我实验室的研究目的是从分子层面深入了解人类早期发育是如何控制的。尽管调节人类发育早期细胞谱系决定的机制具有根本的生物学重要性，并且对理解不孕症、流产、发育障碍和干细胞的治疗应用具有广泛的临床意义，但人们对其了解甚少。我的实验室率先研究了调节人类植入前胚胎发育的基因的功能。在这五年间，我们发现了人类胚胎发生中第一个谱系决定的潜在机制；发现了小鼠胚胎中没有的人类胚胎特有的基因调控网络；并确定了在哺乳动物中进化保守的机制。这些发现证实了直接研究人类胚胎的必要性。通过整合从人类囊胚转录组分析中获得的信号传导见解，我们定义了更接近胚胎生态位的人类胚胎干细胞培养条件。我们获得的知识基础将有助于进一步改进体外模型，以更好地了解人类生物学。此外，通过应用从解剖发育胚胎中的分子程序中获得的知识，我们已经确定了介导细胞命运从多能胚胎干细胞 (ESC) 转变为卵黄囊或胎盘祖细胞的信号通路和转录因子。我们已经证明这些细胞模型是分子遗传分析的可处理系统，并且在未来预计它们将有助于了解卵黄囊或胎盘疾病。我们的实验室为设计优化的早期植入模型做出了贡献，该模型揭示了在没有母体组织的情况下一定程度的自组织。我们还生成了大量临床前数据，这些数据是支持英国法律改变的证据的一部分，该法律规范了线粒体替代疗法，这是一种预防致命遗传性线粒体疾病的新型生殖技术。总之，我们在早期人类发育方面的专业知识已在国际上享有盛誉。未来计划：我们未来的计划是改变我们对控制早期人类发育的分子机制的理解。我们力图揭示人类胚胎外胚层细胞何时以及如何建立和维持，并了解在胚胎发生过程中将这些多能细胞与胚胎外细胞区分开来的分子机制。我们将进一步开发开创性方法，利用 CRISPR-Cas9 介导的基因组编辑、TRIM-Away 蛋白质消耗、组成性活性和激酶失活的蛋白质变体以及小分子抑制剂和激活剂来研究人类胚胎发生过程中的基因功能。这些方法将使我们能够直接测试参与 Hippo 和 TGFβ 信号传导的基因的功能，以及这些途径下游的关键转录因子，我们假设它们分别参与了第一次和第二次细胞命运决定。总之，我们期望该项目能够显著推进我们对塑造早期人类胚胎发生的分子程序的理解，并有可能提供基本见解并推动临床转化。