NANOS2基因敲除绵羊模型构建及胚胎嵌合技术实现雄性生殖系绝对传递的突破性研究

本研究针对家畜育种中雄性生殖系遗传改良效率低下的问题，通过CRISPR/Cas9介导的NANOS2基因双等位敲除构建了雄性不育绵羊模型，优化胚胎嵌合技术实现97%嵌合率，成功恢复生殖细胞数量。该研究为整合胚胎互补与基因组选择的家畜育种新策略提供了关键技术支撑。

　　

动物育种面临遗传改良速度难以应对环境压力的挑战，传统人工授精技术在绵羊育种中应用受限。雄性生殖系主导的遗传传递模式使得通过胚胎快速扩增优良基因型成为潜在解决方案。新西兰AgResearch研究所的Zachariah L McLean*^1,2
和Lisanne M Fermin*¹
等研究人员在《PNAS Nexus》发表研究，建立了通过NANOS2基因编辑和胚胎互补技术实现绝对遗传传递的新育种体系。

研究采用CRISPR/Cas9基因编辑构建NANOS2^-/-
雄性不育绵羊模型，通过体细胞核移植(SCT)技术获得克隆个体，利用睡美人转座子系统建立mCherry报告基因细胞系，采用ddPCR（微滴式数字PCR）和全基因组测序进行基因型分析，优化胚胎嵌合技术参数。

在"Germline ablation"部分，研究人员设计三个gRNA靶向NANOS2基因，通过同源定向修复(HDR)获得双等位敲除细胞系。ddPCR检测显示HDR效率达7.1-10.4%。克隆获得的NANOS2^-/-
公羔睾丸组织分析显示生殖细胞标记物(DAZL、DDX4等)表达降低5000倍，而支持细胞标记物(SOX9、GDNF等)保持正常。成年敲除公羊精液无精子，但杂合子(NANOS2^+/-
)繁殖性能正常。

"Chimaera production by morula aggregation"部分证明，与常规8-16细胞阶段相比，致密桑椹胚(compacted morulae)阶段嵌合效率最高(97% vs 4%)。嵌合胚胎移植后获得13只羔羊，其中11只在至少一个组织显示嵌合。睾丸组织学分析显示6只嵌合体具有野生型水平的原精原细胞。

讨论部分指出，该研究首次在绵羊中实现：1）通过NANOS2双等位敲除获得雄性不育但雌性可育的繁殖系；2）致密桑椹胚阶段嵌合技术高效恢复生殖系；3）建立可规模生产宿主胚胎的育种体系。这种"绝对传递者"育种平台将胚胎基因组选择、基因编辑与嵌合技术相结合，为加速家畜遗传改良提供了新范式，在农业育种、生物医学和物种保护领域具有重要应用前景。研究同时指出克隆效率低仍是限制因素，未来需要改进胚胎干细胞技术以提高嵌合体存活率。