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致公党党员、北大生命科学院教授张博带领其团队在斑马鱼研究方法上取得重要突破

  2013年2月24日,《Nature Methods》在线发表了以致公党北大支部党员、北京大学生命科学院教授张博所带领的实验室为主的研究论文“TALEN mediated precise genome modification by homologous recombination in zebrafish”(TALEN在斑马鱼同源重组中的精确基因组修改中的应用)。该研究团队利用TALE核酸酶(TALEN)在斑马鱼酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,th)基因中造成DNA双链定点断裂,同时利用经典的长双链DNA作为打靶载体,成功地通过同源重组将GFP基因整合到内源的th基因中,并且证明这种经过精确修饰的突变等位基因可以稳定遗传到后代中。

  利用同源重组的方法对基因组进行精确修饰,对于研究基因功能、构建人类疾病的动物模型、遗传育种等非常重要。然而,由于同源重组的效率很低,传统的同源重组必须依赖于ES细胞,因此一般仅限于在细胞水平和小鼠中应用。近年来,随着ZFN(zinc finger nuclease) 和 TALEN(transcription activator-like effector nuclease)等技术的发展和应用,人们可以在很多物种中对靶基因进行定点突变,但上述方法所得到的基因的突变形式是随机的,因而无法进行精确控制,也就无法进行基因敲入(knock-in)和条件性基因敲除(knock-out)。

  张博教授实验室利用TALEN造成DNA双链断裂,大大提高了同源重组效率,从而在模式生物斑马鱼中实现了真正意义上的同源重组基因打靶。三位审稿人都认为,该工作不仅对斑马鱼研究领域影响巨大,而且这种方法应该能够应用于其他物种,使同源重组基因打靶摆脱对ES细胞的依赖,因而可能对畜牧业产生深远影响(“The technology may have potential to transform the practice of livestock breeding in general.”)。

  这项工作是张博实验室继2011年率先在国际上报道利用TALEN在斑马鱼中成功实现可遗传的基因定点突变之后的又一项新的突破。

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  张博,北京大学生命科学院教授,她与她的团队,与人类基因相似度达87%的斑马鱼打了近10年的交道,攻克了困扰斑马鱼研究领域30多年的一项世界性科学难题,使人们能够随意对斑马鱼的基因组进行定点改造,用来制备模拟人类疾病的斑马鱼模型。

  TALEN(transcription activator-like (TAL) effector nucleases)靶向基因敲除技术是一种崭新的分子生物学工具,现已应用于细胞、酵母、斑马鱼与大鼠等各类研究对象。

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