畜牧与动物养殖中的基因编辑技术

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

在过去的十年中，研究团体目睹了针对性的基因组编辑工具和应用程序的兴起。新型可编程DNA核酸酶，例如锌指核酸酶（ZFN），转录激活子样核酸内切酶（TALEN）和成簇的规则间隔的短回文重复序列/ Cas9系统（CRISPR / Cas9）具有长识别位点，能够在非常短的时间内切割DNA具体的方式。这些DNA核酸酶通过在预定的基因组位点诱导双链断裂来提高DNA突变率，从而介导靶向的遗传改变。与传统的基于同源重组的基因靶向相比，DNA核酸酶（也称为基因组编辑器（GEs））可以将靶向率提高10,000到100,000倍。在多种不同的生物体（包括昆虫，两栖动物，植物，线虫和包括人类细胞和胚胎在内的几种哺乳动物）中已显示出不同基因组的成功应用。与依赖蛋白质-DNA结合的所有其他DNA核酸酶相反，CRISPR / Cas9使用RNA建立其DNA核酸酶的特异性结合。 CRISPR / Cas除具有一次性促进多重基因组修饰的能力外，与其他所有DNA核酸酶相比，其设计都容易得多。目前的结果表明，任何一种DNA核酸酶都可以成功地用于广泛的生物体中，从而使它们可用于增进对复杂生理系统的理解，例如生殖，生产转基因动物，包括建立人类疾病的大型动物模型，建立特定的细胞系。植物，甚至用于治疗人类遗传病。在这个项目中，我们将回顾当前的基因组编辑技术和方法，总结牲畜基因组编辑的方法，并讨论使用基因组编辑来改善牲畜品种的未来方向。

基本信息

● 导师1对1

● 远程线上

● 项目时长2-5个月

适合人群

● 本科生、研究生

● 对基因工程、动物繁殖、家畜饲养、动物营养、生物医药感兴趣的同学

● 希望接触海外顶尖科研团队和教授一起做研究，体验国外科研环境的学生

导师背景

B. Liu 导师

纽约斯隆癌症研究中心博士研究员，纽约市疾病预防控制中心研究员。福特汉姆大学细胞生物学博士，南开大学微生物学本科毕业。老师当前的研究集中在表征癌症中的剪接因子突变及其对整体RNA剪接的影响，研究替代RNA剪接对乳腺癌肿瘤发生的影响。老师在家族性自主神经障碍的可能治疗用途的改变剪接化合物的鉴定和表征方面有突出的研究成果，在mRNA衰变，rna降解和基因表达方面都有研究。老师发表多篇论文及专著，是Neoplasma/ Cellular and Molecular Biology/ Frontiers in Immunology and Nutrition等杂志的审稿编辑之一

学习内容

1. 哺乳动物模型和基因特征

a. 主要牲畜的动物模型

b. 牲畜的当前基因组及特征

c. 动物的基因组装配和基因组序列

d. 家畜疾病和营养管理

2. 基因组编辑技术前沿

a. Crispr-base/cas9的基因技术及其当前应用

b. SgRNA/修复模版设计

c. Zinc finger nucleases (锌指核酸酶) DNA 修复技术

d. TALEN 转录激活因子技术

3. 基因组编辑技术在牲畜中的应用

a. 基因编辑对家畜疾病防治的效果示例

b. 比较talen, crispr/cas9,zfn 的主流基因编辑方法在奶牛，猪以及山羊中的应用

c. 克隆羊和克隆猪中的细胞核移植技术

d. 基因编辑对家畜饮食习惯的影响

4. 技术前景分析

a. 转基因家畜与制药

b. 外生基因序列

c. 当前基因编辑技术的问题和改进

编程语言/主要工具/研究方法

文献阅读、数据分析、编程模拟、计算机模拟

先导课程

遗传学课程、基因工程基础

项目收获

● 一段沉浸式的科研经历

● 导师个性化推荐信（10所网推）

● EI/CPCI国际会议论文（独立一作）

● 其他级别论文可定制（独立一作）