CRISPR/Cas9基因编辑技术介导的凝血因子Ⅶ缺陷小鼠模型的建立

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【目的】
  1.筛选导致凝血因子VII缺陷患者出现严重出血症状的基因突变,并从中选出症状严重并且致病性高的突变位点。
  2.采用CRISPR/Cas9基因编辑技术针对目标突变位点建立凝血因子VII缺陷的杂合子或纯合子小鼠疾病模型。
  3.评估模型小鼠表型,以期获得具有一定表型的模型小鼠,为进一步探索疾病发生发展的机制及基因治疗提供模型基础。
  【方法】
  通过生物信息学方法分析人和小鼠凝血因子VII蛋白同源性,确保以小鼠作为模式动物的可靠性。通过数据库和期刊报道筛选导致人类患者严重出血表型的点突变位点,比对人及小鼠凝血因子VII蛋白序列,选择位于蛋白序列中高度保守的氨基酸对应的突变位点,再通过Polyphen-2、PROVEAN等预测工具选出最具有可能造成严重出血表型的位点。构建CRISPR/Cas9基因编辑系统,设计最优化的sgRNA并合成序列,构建sgRNA载体与Cas9载体,体外转录获得sgRNA及Cas9mRNA用于后续显微注射。同时设计、合成携带目的突变序列的同源修复模板。分离小鼠受精卵,运用显微注射技术将Cas9mRNA、sgRNA及同源模板共同注入小鼠受精卵,获得F0代小鼠,并通过逐代筛选获得疾病小鼠模型,使用基因测序方法检测基因突变情况,探究突变致病机制和可行的治疗方法。
  【结果】
  1.小鼠凝血因子VII蛋白序列与人类蛋白高度同源,人凝血因子VII蛋白序列中第128位酪氨酸在人及小鼠蛋白质序列中高度保守,在小鼠中该位点位于氨基酸序列第109位。该位点导致人类患者出现严重出血表型,通过突变损害预测工具预测显示突变对小鼠蛋白功能造成严重损害。
  2.成功构建CRISPR/Cas9基因编辑系统,已通过该基因编辑系统构建出杂合子小鼠疾病模型。
  3.部分F0代纯合子小鼠出现皮肤溃烂出血现象。F1代杂合子小鼠无明显出血表型。基因缺陷小鼠均出现自然繁育困难。
  【结论】
  1.小鼠凝血因子VII生物学特征与人类相似,可以作为研究基因功能和发病机制的理想模式动物。
  2.通过CRISPRCas9基因编辑技术成功构建单氨基酸突变的小鼠品系。
  3.已经构建成功的疾病模式小鼠有出血表现,更多表型、分子理化性质有待进一步观察探究。
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