酷研究/中韓科學家 培育出轉基因「肌肉豬」

Nature雜誌網站報導截圖。

一說『五花肉』你必定會聯想到豬,但你有沒有想過,也許有一天五花肉會在豬身上消失呢?南韓首爾大學分子生物學家金振秀(音譯)和同事利用靶向基因敲除技術『Talen』去掉了豬體內的肌肉生長抑制基因,然後把這些改造過的基因植入豬的胚胎細胞中,讓母豬生下32頭小豬。這些小豬的肌肉細胞會不受限制地生長,變成『肌肉豬』,而不是像同伴那樣長成肥嘟嘟的體型。

新華網據英國《每日郵報》報導, 8個月後,有13隻小豬存活下來,而目前僅存2隻,其中只有一隻被評估為『健康』。金振秀說,過去人們為培育一種動物新品種需要耗費幾十年時間,但在基因技術幫助下,在較短時間內就能完成。不過,研究人員尚沒有把『肌肉豬』引入人們日常食譜的打算。當前不少國家規定,由於不清楚轉基因肉類對環境和人體健康的影響,不允許銷售這種肉類。

另據大陸吉林省延邊大學網站消息,此項成果系該校尹熙俊教授課題組與南韓首爾國立大學Jin-Soo Kim團隊合作完成。學校官網刊登了相關報導:

日前,Nature news報導了延邊大學尹熙俊教授團隊的研究成果,報導題目為『Super-muscly pigs created by small genetic tweak』(透過基因小範圍改良生產超級瘦肉型豬, Nature 523,13-14 02 July 2015 doi:10.1038/523013a)。此項創新性成果是由我校尹熙俊教授課題組與首爾國立大學Jin-Soo Kim團隊合作完成。《Nature》雜誌是國際上最具影響力的學術期刊之一。其發表的論文代表了某一重要科學問題的實質性進展,具有近期和遠期的重要影響,此次為我校首次在Nature News上報導的科研成果。  

Nature 報導,比利時藍牛是比利時肉牛的當家品種,經過數十年的培育發展成為擁有雙肌基因,肌肉發達、體形健碩的『健美牛』。研究團隊利用新一代基因組編輯技術及體細胞核移植技術,不依賴於外源DNA序列的導入,模擬大動物肌肉生長抑制素基因(Myostatin,MSTN)的自然突變,獲得雙肌性狀公豬,其均表現出肌肉超表達特徵,這種雙肌性狀豬可能將成為第一批被批准用於人類可食用的基因改良動物。  

MSTN是骨骼肌生長髮育的負調控因數,其活性的喪失表現為動物的『雙肌』性狀,在自然界中已發現MSTN基因突變的牛、羊,犬, 人等。其中,突變牛已選育成新的肉牛品種,被世界數十個國家引進作為雜交改良的終端父本,該牛肉肉質柔軟、脂肪及膽固醇含量低、蛋白質含量高,稱為『心臟有益牛肉』很受歐美國家消費者青睞。

然而,在自然界中尚未發現MSTN基因突變的豬。為引入MSTN突變,研究團隊利用TALEN基因編輯技術,透過構建與核酸內切酶的融合蛋白,在特異位點打斷目標基因DNA序列,從而可在該位點進行DNA編輯修飾操作,如knock-out、knock-in、鹼基替換、點突變或基因修飾等。   

該研究團隊設計構建能高效敲除MSTN基因的質粒透過電轉染法轉染豬胎兒成纖維細胞,磁珠分選陽性細胞作為供體細胞,化學輔助去核方法去核後進行體細胞核移植;經胚胎移植確定妊娠後取出胎兒進行基因測序,以MSTN雙側基因敲除胎兒細胞作為供體細胞再次進行體細胞核移植,獲得32頭雙肌性狀豬(其中13頭存活到8個月)。本研究中基因敲除質粒的構建以及基因測序是由Pro. Kim團隊承擔,延邊大學尹熙俊教授團隊負責基因轉染,體細胞克隆及克隆動物的生產和管理。 

德國Friedrich Loeffle研究所基因編輯工具領域的資深研究者Heiner Niemann稱,該豬表現出典型的雙肌動物性狀,這類動物的典型特徵是背臀肌肉發達。  

尹熙俊教授介紹說,雖然生產出的雙肌性狀豬具有其他雙肌性狀動物普遍存在的管理難題,如難產、仔豬成活率低等一系列問題,但可用於建立新概念瘦肉型品種,提高瘦肉率、肉品質及經濟效益,達到產業化目的。  

新一代基因編輯應視為是在傳統誘變育種的基礎上發展出來的新技術,在安全性上與傳統的誘變育種技術更具有可比性—兩者在本質上都相當於人工誘變技術,都只是加速了自然突變的進程。而這項新的育種技術比傳統的誘變育種精確性更高、週期更短。

由於該項新技術可以不依賴於外源DNA序列的導入,透過該技術獲得的遺傳修飾的生物文件,實際上與自然界長期進化形成的各類天然多態性個體相比不存在本質區別。目前美國政府已於2012年批准了首個基因組定向修飾獲得的植物文件,可以直接作為常規品種進行田間評價。   康錦丹博士是尹熙俊教授團隊負責該專案的主要研究人員,是該研究成果的主要完成人之一。