肌生成抑制蛋白(Mstn)是负调节哺乳动物骨骼肌质量的一个保守因子。那么,在家畜中精确敲除Mstn是否可以安全地提高产肉性能呢?
来自南京农业大学、斯坦福大学等处的研究人员,在《ScientificReports》上发表了题为“GenerationandevaluationofMyostatinknock-outrabbitsandgoatsusingCRISPR/Cas9system”的研究成果。该研究利用CRISPR/Cas9制备Mstn基因敲除家兔和山羊,然后分析了它们的表型变化。
这项研究的通讯作者是南京农业大学江苏省家畜胚胎工程实验室的王锋教授和张艳丽副教授。王锋教授团队围绕山羊胚胎工程和肉羊产业化开展了一系列工作,已批量获得转基因山羊,组建了“江苏省肉羊产业工程技术研究中心”(江苏省科技厅,),王锋教授被聘为国家肉羊产业技术体系岗位科学家()。
Mstn也被称为生长分化因子8(GDF),属于TGF-β超家族。Mstn是骨骼肌肉质量的一个负调节因子。Mstn自然突变可导致人、羊和牛的肌肉增强。Mstn基因敲除动物,如小鼠、绵羊、牛和猪具有发达的肌肉。如果能够制备出没有发育和健康问题的MSTNKO动物,将会提高产肉性能,加快肉畜禽繁殖过程的速度。
CRISPR/Cas9来源于细菌基因组的适应性免疫系统,可以直接通过短的RNAs诱导精确切割。相比于HR(同源重组)、ZFN(锌指核酸酶)和TALEN(转录激活因子样酶),CRISPR/Cas9是一种易于处理、非常特异性的、有效的和多路复用的真核基因组工程方法。它已被广泛和有效地用于动物制备,如兔子、猴子、猪和绵羊。
在这项研究中,研究人员利用CRISPR/Cas9系统制备了Mstn基因敲除(KO)家兔和山羊,并对其表型变化进行了分析。研究人员用两个sgRNAs靶向兔Mstn胚胎注射后,从32只新生兔中有效地制备出了24只MstnKO兔。他们发现MstnKO兔表现出体重增加,四头肌和二头肌与整个身体的重量比显著增加。不过,MsthKO也造成了高概率的舌头肿大现象和严重的健康问题,比如死胎和早期死亡。使用相同的方法,研究人员制备了Mstn位点编辑的四只山羊。研究表明,这只山羊的早期生长率超过了对照组山羊。
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