首个基因修饰有袋类动物培育成功

<正>日前,日本研究人员通过基因工程培育出首个基因修饰的有袋类动物——负鼠,它将有助于破译仅在有袋类动物身上观察到的独特遗传信息。基因修饰动物,尤其是小鼠和大鼠,是研究生物发育过程极其重要的对象。有袋类动物特征独特,而负鼠被认为是所有有袋类动物的祖先,也是第一种完成全基因组测序的有袋类动物。负鼠的大小和繁殖特征与小鼠和大鼠相似,所以它是迄今最好的动物模型选择。     

21世纪的生物技术：基因打靶——记2007年诺贝尔医学奖

基因打靶是研究基因功能的重要技术,将使人类改造基因的梦想变为现实。2007年诺贝尔生物或医学奖颁发给美国遗传学家马里奥·卡佩奇安德(Mario R.Capechiand)、奥利弗·史密塞斯(Oliver Smithies)和英国遗传学家马丁·埃文斯(Martin J.Evans)以表彰他们用胚胎干细胞在小鼠特性基因修饰技术中的重大发现。     

整合素 α Vβ 3在小鼠胚胎植入中的作用

整合素是一类由α , β 亚基构成的异二聚体黏附分子, 能够调节细胞间的黏附和细胞通讯. 近期研究表明, 整合素α Vβ 3在胚胎“植入窗口”期能够参与母胎相互作用, 是子宫内膜接受性的标记分子, 同时决定胚胎侵入性. 就此作用机理作了进一步研究. 间接免疫荧光和激光共聚焦扫描 (confocal) 结果显示, 整合素α Vβ 3在小鼠胚泡中明显表达. 妊娠第3天小鼠子宫角注射α Vβ 3抗血清显著降低妊娠第8天子宫角的着床胚胎数 (P < 0.001). 在共培养体系中, 1∶100 和1∶200稀释度的整合素α Vβ 3抗血清对小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附和扩展有显著抑制作用. 相关分析显示, 整合素α Vβ 3抗血清的这种抑制作用具浓度/稀释度依赖性. 由此可见, 整合素α Vβ 3是小鼠胚胎植入子宫内膜中的必需因子, 它在“植入窗口”期的小鼠胚泡中明显表达, 能够通过作用于胚泡滋养层在子宫上皮细胞的黏附和扩展途径来调节胚胎植入过程.     

血管内皮生长因子在小鼠胚胎植入“窗口”的表达和功能

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是一种特异作用于血管内皮细胞,与血管生成密切相关的生长因子.目前已知VEGF参与胚胎植入及胚胎的血管发生. 但是仍不清楚VEGF在植入“窗口”期的表达情况和具体功能.实验应用离体和间接免疫荧光-激光共聚焦扫描等方法对VEGF在胚胎植入“窗口”的表达和功能进行了研究.研究发现, VEGF的分布在体外培养的处于植入“窗口”期的小鼠胚泡及其扩展的滋养层细胞和子宫上皮细胞单层上;VEGF抗体能够显著降低在体小鼠胚胎的着床数;在共培养体系中,VEGF抗体能够显著降低小鼠胚泡在子宫上皮细胞单层上的黏附率和扩展率, 此作用具有剂量依赖关系.实验表明,VEGF是一种在胚胎植入过程中起重要作用的细胞因子,VEGF可能作为植入胚胎及接受性子宫内膜之间的“局部介导者”(local mediator),参与母胎间的信息传递, 促进胚胎植入.     

细菌遗传学之父——乔舒亚·莱德伯格

1900年孟德尔遗传定律的重新发现标志着遗传学的诞生,2000年人类基因组计划草图完成则标志着遗传学达到一个新高度.在100年时间内,遗传学经历了经典遗传学、生化遗传学、微生物遗传学、分子遗传学一直到今天的基因组遗传学等多个发展阶段,研究对象也从最初的高等生物(果蝇和玉米等)到微生物(真菌、细菌、病毒等),再到高等生物(小鼠等),一直到今天临床上的广泛应用(以人为研究对象的医学遗传学).     

山羊 β-酪蛋白基因启动区指导人血清白蛋白在转基因小鼠乳汁中的高效表达

构建了包含山羊β－酪蛋白基因启动区５′端上游调控序列和外显子１,２及内含子１在内的乳腺表达载体,并与人血清白蛋白（ｈＡＬＢ）小基因（含全长ｃＤＮＡ序列及其内含子１）构建成融合基因,鼠尾静脉注射实验表明,该融合基因能在小鼠乳腺中特异表达,应用显微注射方法交该融合基因导入小鼠受精卵,并将受精卵移植于假孕母鼠,共获得３３只Ｆ０代小鼠,经ＰＣＲ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹杂交证实,有８只小鼠基因组中整合有ｈＡＬ     

38kD抗原特异TCR基因修饰T细胞的抗结核抗原活性研究

抗原特异T细胞受体(Tcell receptor,TCR)基因修饰T细胞已被应用于肿瘤、病毒感染过继免疫治疗研究,取得了鼓舞人心的结果,但在结核上未见报道.本研究利用结核分枝杆菌38kD抗原刺激人CD4+,CD8+T细胞,通过分析刺激前后T细胞TCR互补决定区3(complementarity determining region 3,CDR3)谱型,从CD4+,CD8+T细胞中分别筛选出38kD抗原特异的TCR Vα11,Vβ8和Vα3,Vβ8基因家族T细胞,聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增获得其α,β链全长基因并插入逆转录病毒载体,构建重组载体pMX-β8-IRES-α11-GFP(pβ8α11)和pMX-β8-IRES-α3-GFP(pβ8α3),分别转染初始CD4+,CD8+T细胞,检测其体外抗结核抗原活性.结果显示,TCR基因修饰的CD4+,CD8+T细胞均表达外源性TCR,不仅能特异性识别抗原,且介导免疫效应功能,表明结核抗原特异TCR基因修饰的T细胞具有应用于多药耐药结核患者过继细胞免疫治疗的可能.     

人APP770基因在小鼠中的过量表达可导致Aβ的堆积和ChAT活性的显著减少

利用转基因技术,使人野生型ＡＰＰ７７０基因在小鼠脑组织中过量表达,鼠龄为５个月的转基因鼠主要在皮层和海马部位出现类似阿尔茨海默症的β－淀粉样肽（Ａβ）的堆积,其数目随鼠龄的增长而增加,鼠龄为１０个月的转基因小鼠在脑组织出现大量的Ａβ的堆积,同时,１０个月鼠龄的转基因小鼠的胆碱能神经系统发生了改变,表现为皮层和海马部位的乙酰胆碱转移酶（ｃｈｏｌｉｎｅ ａｃｅｔｙｌｔｒａｎｅｒａｓｅ,ＣｈＡＴ）活性显     

人神经元电压门控钙通道 γ -3基因的克隆

将小鼠Ｃａｃｎｇ２基因的编码区与ＥＳＴ数据库进行同源性分析,得到一个与小鼠Ｃａｃｎｇ２基因在４３５ｂｐ中有７５％同源的ＥＳＴ（ＧｅｎＢａｎｋ：Ｗ２９０９５）。在该ＥＳＴ中设计引物与ｃＤＮＡ文库载体臂上引物行巢式ＰＣＲ和ＲＡＣＥ反应,在人脑前叶皮质ｃＤＮＡ文库和人脑Ｒｅａｄｙ ｃＤＮＡ中获得ｃＤＮＡ序列１５４５ｂｐ,其中包含一个９４８ｂｐ的可读框,编码３１５个氨基酸。该可读框经确证命名为ＣＡＣＮＧ３     

哺乳类细胞受照射后DNA损伤修复中的“二次损伤”现象及其机理初探

应用彗星法研究了小鼠乳腺癌细胞ＳＸ－９受照后ＤＮＡ损伤修复动力学曲线,观察到细胞受照后出现损伤－修复－再损伤－再修复的“二次损伤”现象。进一步研究表明,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的抑制剂３－氨基苯甲酰胺可改变“二次损伤”的进程,因而对“二次损伤”现象与ＰＡＲＰ对ＤＮＡ损伤的识别,结合与脱离之间的内在联系及ＰＡＲＰ在这个过程中的作用进行了初步的探讨。     

人源化小鼠模型在病毒性肝炎等肝脏疾病研究中的应用

肝炎病毒感染相关的肝脏疾病对人类有着巨大的危害,但相关动物模型仍有各种缺陷.人源化小鼠模型因可更好地模拟人体情况,在肝脏疾病的研究中扮演着非常重要的角色.在肝脏疾病研究的历程中,用于肝脏疾病研究的人源化小鼠模型由最初的肝脏嵌合小鼠模型,发展为肝脏与免疫双嵌合小鼠模型,又在此基础上逐步建立了肝炎病毒的感染小鼠模型.迄今,人源化小鼠模型已在肝脏疾病的研究领域中发挥着不可或缺的作用.本文对在肝脏疾病中发挥重要作用的人源化小鼠模型进行了整理与阐述.     

CRISPR:强大的基因编辑工具

<正>一项叫做CRISPR的DNA编辑技术已快速成为最受欢迎的基因组修饰方法之一。然而,对其可能产生风险的担忧似乎给它的一些实际用途降了温——CRISPR可被用于人类胚胎的修饰,也适用各种动植物的基因修饰,从小麦到老鼠,甚至可被用来改变野生动物的种群。对此,《自然》杂志综合了最新的研究进展和从事基因组编辑专家的意见,对CRISPR及其产生的影响进行了报道。     

转录因子NF-κB的研究进展

转录因子NF-кB（nuclear factor-кB)是一类普遍存在的，控制着各种基因转录的重要转录调节因子，促炎症细胞因子，细菌、病毒和紫外照射等细胞外的刺激都能引起NF-кB的不适当表达和激活与各种疾病的发生密切相关。因此，NF-кB始终是一个非常活跃的研究领域。结合近来对小鼠巨噬细胞LPS/Toll/NF-кB介导IL-12表达的信号通路的研究结果，评述了NF-кB信号通路及其调控机理的最新进展，例如，IкB激酶（IKK）的结构与功能，IкB的磷酸化与泛素化，NF-кB二聚体从胞质向胞核的转位以及启动基因转录的分子机理等，并探讨了NF-кB在临床上可能的应用前景。     

清除僵尸细胞,永葆青春不老

<正>杀死那些拒绝自己死亡的细胞是一种强有力的抗衰老策略,该结论已经在小鼠中得到验证。现在将要在人类身上进行测试了。简·范德乌森(Jan van Deursen)对他在2000年创造的样貌衰老的转基因小鼠感到困惑。小鼠并未像预期的那样发展出肿瘤,而是罹患了一种陌生的疾病。在它们3个月大的时候,它们的皮毛已经变薄,眼睛蒙上了一层白内障。他花了好几年的时间才弄明白为什么这些小鼠衰老得如此之快:他们的     

高通量筛选ENU诱变产生的遗传疾病小鼠模型

由于小鼠和人类基因组的高度同源, 修饰和改造小鼠基因组已经成为建立人类疾病模型和研究基因功能的最重要的手段. 通过C57BL/6J雄性小鼠的ENU化学诱变和子代的表型筛选的方法, 对G₁代3172只小鼠的形态学、行为学、神经功能、学习记忆、听力、视觉生理、骨代谢、血糖和心功能等一系列生理生化指标进行了高通量检测, 筛选出595只与人类疾病相关的显性基因突变个体, 其中毛色转换、眼疾和听力缺陷发生频率较高, 而代谢性异常的显性突变率较低, 提示血糖和心电等重要代谢功能的遗传调控稳定性高于外周神经系统功能. 小鼠单侧性眼疾存在明显的雌雄不均一性和左右不对称性. 骨密度异常与小鼠性别也有一定相关性. 在对104只G₁代突变小鼠和野生型小鼠交配的可遗传性检测中, 已有14只的异常表型被确认可以遗传, 其中行为学异常小鼠的可遗传性较低, 提示行为学异常可能和多基因突变相关. 这些突变小鼠品系的建立, 为疾病表型的发生和病理过程的细胞生物学及分子生物学机制研究、突变基因的染色体定位和克隆奠定了良好的基础.     

蝴蝶效应

假如衣阿华农场上扇动翅膀的蝴蝶消失了,会在华府决策者间激起政治风暴吗?《自然》杂志上的一项最新研究发现,来自产生天然杀虫剂的生物工程玉米的花粉能杀死大斑蝶(Danaus Plcxippus)的毛虫,随后环保主义者就急切地提出了上述问题,与连篇累牍的政策文章和枯燥乏味的科学研究比起来、把这种中小学科学活动的兴趣物(蝴蝶)引入有关基因修饰食品的争论也许可能把问颢炒热。     

转基因小鼠乳腺表达重组人溶菌酶

人溶菌酶是由130个氨基酸组成的碱性多肽, 具有抗菌、抗病毒和增强免疫力的功能, 对生物体的自身防御起着重要作用. 为研究乳腺生物反应器表达重组人溶菌酶和提高牛奶的免疫活性, 制备了以溶菌酶基因组序列为目标基因的表达载体的转基因小鼠模型. 经转基因小鼠的制备, 通过PCR和Southern blot 检测, 从83只出生小鼠中获得6只整合人溶菌酶融合基因的转基因小鼠. 对F1代小鼠的PCR检测表明外源基因可以遗传给后代. 在3只转基因阳性母鼠的乳汁中, 用Western blot方法可以检测到重组人溶菌酶的存在, 最高表达量达到0.2 mg/mL. 经活性检测, 转基因小鼠乳清的溶菌酶活性显著提高, 已达到人乳清溶菌酶活性的0.4倍, 而非转基因小鼠乳清具有极低的溶菌酶活性. 尽管转基因小鼠乳清中重组人溶菌酶活性还低于人乳清中溶菌酶活性, 但是转基因小鼠乳汁中的重组人溶菌酶与人溶菌酶具有相同的比活力. 为乳腺生物反应器表达重组人溶菌酶的研究和开发应用打下了坚实的基础.     

昆明种犀牛小鼠及其分子遗传基础

无毛型(hr)和犀牛型(hr^rh)小鼠是无毛基因(hr)突变时的两种不同表型, 但犀牛小鼠与丘疹性秃头症患者有着更相似的病理特征, 因而是重要的实验动物模型. 报道了中国科学院昆明动物研究所饲养的昆明小鼠封闭群中发现的犀牛型无毛小鼠, 并将其命名为犀牛小鼠KIZ. 从形态学、皮肤组织病理学、基因序列分析、家系分析和基因功能分析等方面进行了系统的研究, 证明无毛基因(hr)第2817位的无义突变(C→T)是导致犀牛小鼠KIZ的原因. 在昆明小鼠中发现的犀牛型无毛突变小鼠, 由于其遗传机制清楚, 将是一个很有前景的实验动物模型.     

人为干预:多福多寿

安杰伊·巴特克(Andrzej Bartke)实验室的艾姆斯小鼠看似刚刚出生.然而,每一窝中都有一些小鼠产生了基因突变,这些突变可抑制或阻碍生长激素或胰岛素样生长因子(IGF)的产生.缺乏这些激素的小鼠,体积只能达到同窝正常小鼠的1/3.但在小鼠的中年期,他们的命运发生了变化:体积较小的侏儒小鼠的衰老明显不同于正常小鼠.     

极端干旱荒漠的“荒漠化”

本文所研究的极端干旱荒漠(简称极干荒漠)的“荒漠化”是指, 由于全球变化和人类活动在内的种种因素造成的极端干旱荒漠的土地退化. 极干荒漠占中国干旱区总面积的36.9%左右, 包括部分沙漠、戈壁、高寒荒漠、盐渍化土地、“吐加依”和劣地等类型, 其中约50%左右的土地有一定的生产力, 而且往往是荒漠地区的生物地球化学循环系统的终端, 不仅有重要的科学研究价值和新发现的巨大潜势, 并且是国民经济发展的新前沿阵地, 在能源、矿产、水资源、生态、生物多样性、旅游和特色农业等方面具有重大意义. 在当今人口越来越多、耕地越来越少的全球化的世界, 面对这些大面积还具有生产潜力的“边缘”土地, 需要重新认识和评价. 由于极干荒漠地区自然条件十分严酷, 沙尘暴肆虐,土地退化极为严重, 面临全球变化和愈来愈严重的人类干扰的挑战, 发生了一系列生态和环境的重大事件. 如荒漠盆地生物地理结构与格局和生物地球化学循环过程遭到极大的改变和破坏; 荒漠中有价值的野生动植物种质资源和珍贵基因的丧失; 荒漠自然历史和文化遗产的破坏和丧失等. 极干荒漠的荒漠化的客观存在, 是对国民经济发展和人民生活的灾难, 在当前我国国民经济强大实力和需求下, 充分发挥科学的作用, 打造出由土地-水-荒漠化防治的高端技术, 建立极干荒漠的荒漠化新概念及其治理与保育的时机已成熟. 本文根据多年考查实验, 提出极干荒漠的荒漠化分类、特征、保育和重建技术措施等.