3月18日，Journal of Molecular Cell Biology雜志（《分子細(xì)胞生物學(xué)雜志》）在線發(fā)表了中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴良學(xué)課題組的研究成果“Genetically humanized pigs exclusively expressing human insulin are generated through custom endonuclease-mediated seamless engineering”。

該研究利用精確基因編輯技術(shù)對(duì)豬胰島素基因進(jìn)行了無痕定點(diǎn)修飾，使豬胰島素基因編碼生產(chǎn)人胰島素，成功建立了完全分泌人胰島素的基因編輯豬。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟在2015年最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，世界范圍內(nèi)共有4.15億成年人患有糖尿病。2015年有5百萬人因糖尿病而死亡，超過了瘧疾、肺結(jié)核與HIV的致死人數(shù)總和。糖尿病及相關(guān)并發(fā)癥的治療費(fèi)用十分巨大，估計(jì)每年超過6700億美元，高于美國全部的軍事費(fèi)用。

目前，對(duì)糖尿病的治療包括胰島素注射和胰島移植。豬源胰島素曾經(jīng)被廣泛采用，利用豬胰島進(jìn)行異種移植治療糖尿病最近也取得良好進(jìn)展。但豬與人相比，胰島素蛋白存在一個(gè)氨基酸的差異，人胰島素B鏈第30位氨基酸是蘇氨酸，而豬胰島素是丙氨酸。這一個(gè)氨基酸的差異使豬胰島素在人體中的降血糖效價(jià)較低，而且長(zhǎng)期使用容易誘發(fā)抗體產(chǎn)生。

研究中，研究人員李小平博士、楊翌博士和王可品博士研究生等將TALENs及CRISPR技術(shù)與單鏈寡核苷酸結(jié)合，建立了豬基因組無痕定點(diǎn)編輯技術(shù)，利用該技術(shù)在體細(xì)胞中將豬胰島素基因編碼B鏈第30位丙氨酸的密碼子GCC修改為編碼蘇氨酸的ACG，并獲得了純合子細(xì)胞株。同時(shí)，研究人員利用該細(xì)胞株作為核供體，通過體細(xì)胞核移植技術(shù)成功構(gòu)建了人源化胰島素克隆豬，利用高分辨率液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測(cè)證實(shí)，從該基因修飾豬胰腺中提取的胰島素完全為人胰島素，而不含豬胰島素。

該研究獲得的人源化胰島素基因修飾豬將為糖尿病的治療提供人胰島素，同時(shí)也將為臨床異種胰島移植治療提供更為理想的供體來源。從技術(shù)層面來說，該成果也是第一次在大動(dòng)物中實(shí)現(xiàn)無痕的基因組定點(diǎn)修飾，這種定點(diǎn)無痕技術(shù)的建立，將推動(dòng)基因突變大動(dòng)物疾病模型和具有農(nóng)業(yè)育種價(jià)值的基因修飾大動(dòng)物的培育。

       該研究獲得國家科技部“973”、“863”、國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃專項(xiàng)和廣州市科創(chuàng)委的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持。