近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院科研人員及其合作者利用單堿基編輯器對(duì)葡萄糖激酶進(jìn)行點(diǎn)突變，培育出首例人類永久性新生兒糖尿病犬模型。相關(guān)論文以Generation of permanent neonatal diabetes mellitus dogs with glucokinase point mutations through base editing為題，在線發(fā)表在Cell Discovery上。

糖尿病患者中的部分病例發(fā)生于新生兒時(shí)期，是由與分泌胰島素的β細(xì)胞功能相關(guān)的基因突變導(dǎo)致的遺傳性糖尿病。葡萄糖激酶（GCK）是葡萄糖代謝過程中的第一個(gè)限速酶，也是葡萄糖濃度感受器，在調(diào)節(jié)血液葡萄糖濃度中起關(guān)鍵作用。GCK基因突變?cè)谇嗌倌?a class="channel_keylink" >糖尿病中所占比例較大，并且大多數(shù)為單核苷酸突變，純合或復(fù)合型的雜合突變會(huì)導(dǎo)致GCK蛋白完全失活，患者表現(xiàn)出永久性新生兒糖尿病，臨床癥狀包括出生第一天開始高血糖、伴隨有生長(zhǎng)緩慢、患者終身需要注射外源胰島素才能存活。獲取能夠準(zhǔn)確模擬人類該疾病的動(dòng)物模型對(duì)疾病發(fā)生機(jī)制開展研究和開發(fā)新治療手段具有重要意義。犬是一種雜食性動(dòng)物，在代謝、生理、生活習(xí)性和解剖特征等方面與人類接近，是研究人類糖尿病的理想動(dòng)物模型。

該研究首次嘗試?yán)脝螇A基編輯器對(duì)犬GCK基因進(jìn)行點(diǎn)突變，使GCK基因上的CAG密碼子完成C到T的轉(zhuǎn)變，從而引入終止密碼子，提前終止GCK的翻譯，使GCK蛋白完全失去活性。其過程是首先從供體犬獲取受精卵，借助顯微操作系統(tǒng)將體外轉(zhuǎn)錄的堿基編輯器mRNA和sgRNA注射到受精卵中，然后將完成注射的受精卵移植入代孕犬的輸卵管內(nèi)，使其在體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育成熟并分娩。實(shí)驗(yàn)共移植56枚受精卵，產(chǎn)下17只幼犬，共獲得4只GCK基因編輯犬，其中3只為純合突變，1只為嵌合體。GCK基因點(diǎn)突變小狗剛出生就表現(xiàn)出高血糖癥狀且生長(zhǎng)緩慢，如果不注射外源胰島素，新生犬將在兩周內(nèi)死亡，如果出生后第一天就開始注射胰島素，新生犬的血糖濃度趨于正常水平，可以長(zhǎng)期存活，體重與沒有治療的幼犬相比得到較大程度的恢復(fù)。對(duì)RNA測(cè)序結(jié)果進(jìn)行GO富集分析發(fā)現(xiàn)，注射外源胰島素的永久性新生兒糖尿病模型犬能促進(jìn)脂類和脂肪酸等代謝，使犬的生理指標(biāo)維持在相對(duì)正常的水平，從而能使其存活時(shí)間延長(zhǎng)，上述特征均與人類永久性新生兒糖尿病癥狀一致。因此，該單堿基基因編輯犬將為研究人類新生兒糖尿病的發(fā)生機(jī)制和開發(fā)新治療方法，如藥物治療、干細(xì)胞治療和基因治療等提供理想的動(dòng)物模型。(生物谷Bioon.com）

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