同濟教授用CRISPR制備瘦素缺陷大鼠

　　Leptin（LEP）是由脂肪細胞分泌的蛋白質類激素，主要由白色脂肪組織產生。其前體由167個氨基酸殘基組成，N末端有21個氨基酸殘基信號 肽，該前體的信號肽在血液中被切掉而成為146氨基酸，分子量為16KD，形成Leptin。Leptin具有廣泛的生物學效應，其中較重要的是作用于下 丘腦的代謝調節中樞，發揮抑制食欲，減少能量攝取，增加能量消耗，抑制脂肪合成的作用。

　　6月5日，Nature子刊《Scientific Reports》在線刊登了同濟大學、中科院上海生命科學研究院、上海交通大學以及加州大學洛杉磯分校的一項研究成果，題為“The 14th Ile residue is essential for Leptin function in regulating energy homeostasis in rat”。在這項研究中，研究人員用CRISPR技術制備了一組Lep突變大鼠，它們在成熟LEP蛋白中攜帶14th Ile (LEP?I14)無效突變或者缺失。

　　這項研究的通訊作者是同濟大學講座教授、加州大學洛杉磯分校的范國平教授。范國平博士領導的團隊發表了70多篇國際重要學術期刊的論著，在干細胞分 化, 胚胎與神經發育的分子細胞機制研究等方面取得了顯著成績。特別是在DNA甲基化與組蛋白修飾等表觀遺傳學機制、干細胞基因表達、干細胞分化與神經細胞可塑 性調控的研究中，做出了重要貢獻。他的實驗室構建出的中樞神經系統不同部位DNA甲基化缺陷的轉基因小鼠，為研究行為異常等神經癥狀以及研究DNA甲基化 與染色質重塑對大腦發育運行的影響提供了良好的模型系統。

　　CRISPR/cas9基因組編輯技術因其設計簡單以及操作容易,使其在基因編輯的研究中越來越受到歡迎。利用該技術,科研人員可以實現在堿基的水平對基因組進行定點修飾。CRISPR系統現已經被廣泛地應用到多個物種的基因組編輯以及癌癥的相關研究中。

　　在這項研究中，研究人員使用CRISPR技術，創建了一組Lep突變大鼠，它們在成熟LEP蛋白中攜帶14th Ile (LEP?I14)的無效突變或缺失。研究人員通過全基因組高通量測序和/或Sanger測序分析，檢測了潛在的脫靶位點（OTS），發現在突變大鼠中沒 有OTS。

　　由于反饋回路，成熟的LEP?I14不斷產生，并以很高的水平釋放到血液中。突變LEP?I14和LEPTIN受體 (LEPR)之間結合構象的結構模型表明，LEP?I14的構象會損害它與LEPR的結合，一致的是，它在螢光素酶報告基因試驗中不能激活STAT3結合元素。

　　表型研究表明，Lep?I14大鼠可概括Lep無效突變體大鼠的表型，包括肥胖、高胰島素血、肝脂肪變性、腎病和不孕。與現有的ob/ob小鼠模型相比，這個Lep?I14/?I14大鼠品系為我們提供了一種強有力的工具，來進一步剖析，LEP除了在調節能量平衡中發揮明確作用之外，它還在糖尿病相關腎病及生殖問題中起到了什么作用。

　　近年來，CRISPR/Cas9已被成功應用于不同物種基因組的遺傳修飾。2015年8月，中科院遺傳與發育生物學遺傳研究所的李曉江博士，在國際 學術期刊《Molecular Neurodegeneration》發表綜述文章，討論了用CRISPR/Cas9技術來構建大型動物模型，能夠更為真實地模擬人類退行性疾病。

　　今年4月，來自復旦大學生命科學學院,遺傳工程國家重點實驗室等處的研究人員通過CRISPR/Cas9技術進行FⅨ基因敲除，快速、高效地構建血友病乙模型小鼠，以期為血友病乙的研究提供更加便捷的途徑。

　　6月30日，Nature子刊《Scientific Reports》在線刊登了加州大學洛杉磯分校、華中科技大學同濟醫學院的一項最新研究成果。這項研究采用CRISPR基因組編輯技術，來制備轉移性腎細胞癌的小鼠模型。