新方法实现线虫的基因敲除

　　

美国犹他州大学一直是构建基因敲除动物的前沿阵地。诺贝尔奖获得者-人类遗传学教授Mario Capecchi曾在上世纪八十年代开发出敲除小鼠。Kent Golic曾在2002年开发出敲除果蝇基因的方法。如今，Erik Jorgensen领导的研究小组将这个传统发扬光大，他们实现了线虫（C. elegans）的基因敲除。

研究人员开发出一种名为MosDel（Mos介导的敲除）的方法，利用Mos1基因及它编码的Mos1转座酶，在目的基因位点切割DNA链，将它们敲除。文章发表在4月25日的《Nature Methods》上。

由于线虫中的许多基因与人类相似，而且鉴定线虫中的基因功能要简单得多，因此线虫是一种宝贵的模式生物。在新方法出现之前，改变线虫基因的主要方法是利用化学物质来产生随机突变。随机突变不能敲除整个基因，也不能发生在指定区域。有时，随机突变关闭了部分基因，同时又干扰了附近的基因，这样就很难判定基因功能。此外，随机突变只能删除线虫20,160个基因中的5003个，而MosDel方法能够敲除20,043个。Jorgensen称，它就像一个扔在基因组上的手榴弹，而“我们的方法像精确切割基因的外科医生。”

MosDel方法利用转座子基因Mos1来切割特点位点的DNA链，此基因编码Mos1转座酶。研究人员用质粒将Mos1带到邻近目的基因的DNA链，从而切割DNA链。当细胞开始修复DNA链时，研究人员用缺乏目的基因的特定DNA模板充斥细胞。由于DNA模板与断裂链的序列相似，细胞则在线虫的后代中敲除基因。

以这种方式修复受损的染色体，MosDel方法一次最多能够敲除25,000 bp。线虫的基因长度在700-30,000 bp，但主要是在5,000 bp左右。为了确定多长的DNA片段能够被敲除，研究人员设计了从1000到50,000 bp的修复模板。当模板为25,000 bp时，研究人员能敲除几乎所有的线虫基因，相比之下，随机突变只能敲除300-500 bp。

为了分析这种方法的效果，研究人员使用了带有unc-119错误拷贝的线虫，这种拷贝会导致退化和死亡。利用他们的新方法导入了带有正常unc-119基因的模板，敲除了错误拷贝。敲除的线虫很容易判定，因为它们仍活着。文章的第一作者Frøkjær-Jensen表示：“在一堆垂死的蠕虫中找到轻微患病的蠕虫比在一大堆健康蠕虫找到一条患病的要容易得多。”

他还表示，这种方法也能用于研究其它作为人类模型的动物的基因，包括扁虫和斑马鱼。但不适合哺乳动物和其它复杂的生物，因为25,000 bp对于高等动物来说还不足以靶定大的基因。（生物通 薄荷）

原文摘要：

Targeted gene deletions in C. elegans using transposon excision

Nature Methods  Published online: 25 April 2010 | doi:10.1038/nmeth.1454

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