斑马鱼基因编辑服务手册

发布时间:2023-9-01 | 杂志分类:其他
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斑马鱼基因编辑服务手册

01作为斑马鱼技术应用的全球领导者,环特生物已创建了以斑马鱼+类器官+哺乳动物+人体为核心的“四位一体”综合性技术服务平台,相继形成了科研及研发服务、智慧实验室建设和精准医疗三大生命科学服务。可面向医药、营养保健食品与化妆品行业,提供全产品研发链路中的功效与安全性评价和相关技术咨询。同时,能够向上述行业和科研院所提供一站式斑马鱼实验室建设、斑马鱼基因编辑,以及助力医生临床转化的类器官构建与斑马鱼PDX技术服务。中国斑马鱼技术产业应用史,就是环特生物的发展史。凭借在斑马鱼PDTX技术及科研服务方面逾20年的深厚积累,环特生物以斑马鱼转基因、基因敲除、敲入,尤其是国际领先的基因置换技术为核心,专注于提供各种遗传工程斑马鱼的定制、斑马鱼基因编辑技术及斑马鱼疾病模型开发等专业技术服务,不仅可以实现构建复杂基因敲入,包括点突变、条件性敲除等难度较高斑马鱼基因编辑技术服务,而且,可以通过斑马鱼基因编辑可视化技术,实现可视化基因型筛选,减少其它动物模型中大量的基因型筛选和鉴定工作,最大化发挥斑马鱼模型未来的应用优势。关于环特About Us李博士有着超过30年国际国内临床消化病、癌症炎性疾病诊疗与实... [收起]
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斑马鱼基因编辑服务手册
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环特生物是领先的斑马鱼生物评价服务及技术解决方案提供商,致力于不断提升斑马鱼生物功效及安全性评价技术,面向药物、功能性食品、化妆品、食品等领域提供领先的产品评价服务、专业的技术解决方案与优质的服务,为客户持续创造更大价值。
文本内容
第1页

医-健-美-食产业斑马鱼技术应用全球领导者

环特斑马鱼

基因编辑技术服务平台

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第3页

01

作为斑马鱼技术应用的全球领导者,环特生物已创建了以斑马鱼+类器官+哺乳动物+人体为核

心的“四位一体”综合性技术服务平台,相继形成了科研及研发服务、智慧实验室建设和精准医

疗三大生命科学服务。可面向医药、营养保健食品与化妆品行业,提供全产品研发链路中的功

效与安全性评价和相关技术咨询。同时,能够向上述行业和科研院所提供一站式斑马鱼实验室

建设、斑马鱼基因编辑,以及助力医生临床转化的类器官构建与斑马鱼PDX技术服务。

中国斑马鱼技术产业应用史,就是环特生物的发展史。凭借在斑马鱼PDTX技术及科研服务方

面逾20年的深厚积累,环特生物以斑马鱼转基因、基因敲除、敲入,尤其是国际领先的基因置换

技术为核心,专注于提供各种遗传工程斑马鱼的定制、斑马鱼基因编辑技术及斑马鱼疾病模型

开发等专业技术服务,不仅可以实现构建复杂基因敲入,包括点突变、条件性敲除等难度较高

斑马鱼基因编辑技术服务,而且,可以通过斑马鱼基因编辑可视化技术,实现可视化基因型筛

选,减少其它动物模型中大量的基因型筛选和鉴定工作,最大化发挥斑马鱼模型未来的应用优

势。

关于环特

About Us

李博士有着超过30年国际国内临床消化病、癌症炎性疾病诊疗与实验室研究、工业界生物技术

与新药研发经验,以及20多年斑马鱼生物技术研发与产业化经历。由他主导研发的消化道癌靶

向创新药,目前已进入临床二期。1995年李博士出版了《胃癌的化学治疗》专著。他也是2012年

Willey出版社《Zebrafish Methods for Assessing Drug Safety and Toxicity》专著的主要作

者之一。至今发表的国际论文100余篇,已授权国内外发明专利30多项。

环特生物创始人、首席科学家

国家特聘专家

世界卫生组织(WHO)前专家

麻省理工学院(MIT)研究员

李春启 博士

Dr.Gu曾参与国家斑马鱼资源中心的前期建设,先后参与4个国家科技部973重大科学研究计

划,两次获得全国斑马鱼大会优秀墙报奖。主要研究工作利用斑马鱼模型开展神经、心血管、肿

瘤等方向基础研究,并开发高效的斑马鱼基因编辑方法,相关研究工作发表在Neuron, Cell

Research, Circulation Research, Genome Research等期刊。

环特生物首席基因官

中国科学院神经生物学博士

上海中医药大学博士后

上海交通大学医学院附属新华医院博士后

Dr.Gu

第4页

02 技术流程

技术原理

斑马鱼基因编辑介绍

Technical Introduction

环特生物具备10余年斑马鱼基因编辑技术经验,可为广泛科研场景下的各类需求,提供流程化、体系化、模块化的全面技术服务。

靶点筛选 敲入载体构建 显微注射 整合验证 遗传品系验证

【基因敲入】

【 转基因 】

【 转基因 】

项目设计

项目设计 靶点筛选

项目设计 转基因质粒构建

【基因敲除】

【基因敲除】

定点插入 同源置换

【基因敲入】

第5页

03

01

02

03

04

05

破坏该基因正常表达,主要用于在动物模型中研究基因的功能等

基因敲除

技术体系

基因敲降

利用反义吗啡啉环寡核苷酸(Morpholino)特异性阻断mRNA的翻译或正确剪切,

从而降低基因的表达水平,用于胚胎早期发育中基因功能研究;

利用CRISPR/Cas9技术特异性地瞬时破坏基因的编码序列,从而降低基因蛋白产

物的表达水平来研究基因的功能,用于各个阶段的基因功能研究

定点插入外源核酸片段,用于标记基因的精准表达模式、破坏该基因正常表达、

构建点突变、实现时间空间上控制基因表达等

基因敲入

斑马鱼研究方案设计、斑马鱼表型分析、疾病模型制备、活体成像及分析、高通量测序及

分析、常规分子生化实验、免疫共沉淀、RNA免疫共沉淀、免疫荧光染色、药效测试、移植

瘤模型,以及整体原位杂交等

技术服务

将外源基因随机整合到斑马鱼基因组中,在已知的启动子信息下可用于标

记特定器官和细胞、指示特定基因的表达模式、调节特定基因的表达及功能

水平等

转基因品系构建

第6页

04 01 功能研究周期短

以敲降为例,通过多种方法瞬时下调基因表达方法,可在胚胎期观察表型。

参考文献:Hoshijima K et al., 2019, Dev Cell

参考文献:Huang H et al., 2021, Clinica Chimica Acta

参考文献:Shen K et al., 2016, Cell Rep

瞬时下调基因表达

鉴定正确的F0 Founder

稳定F1代杂合子

稳定F2代杂合子

稳定F3纯合子成鱼

2-4周

3-4个月

5-6个月

7-10个月

9-12个月

周期短、非稳定品系

稳定品系

稳定品系

稳定品系

稳定品系

项目名称 周期 特征

斑马鱼基因编辑的优势

Technology Advantages

↑ 瞬时敲降可复现敲除品系中的表型

02 表型直观

①易于检测特定表型:幼鱼整体观察,便于检测特定组织器

官异常表型。(下图:斑马鱼脊柱弯曲表型示意图)

③可以动态活体观察,连续观察同一条鱼的表型变化。

②利用多种特异性荧光标记品系即可获得敲除品系和野生

型差异图,无需解剖和后续组织染色。

↑ 通过time-lapse观察巨噬细胞吞噬凋亡神经元物质过程

Tg(fli1a:EGFP) 30 hpf 敲除品系 30 hpf

第7页

05

参考文献:Wei S et al., 2022, Environ Sci Technol

03 活体分子机制快速验证

利用活体斑马鱼幼鱼进行分子机制的快速验证(瞬时表达调控)。

04 产卵量大、阳性表型个体多

↑ 通过敲降或过表达six7基因研究PBDEs视觉毒性效应的机制

注射gRNA靶点/过表达质粒

收集样品后qPCR检测相关基因表达

药物处理0 dpf~5 dpf

品系构建过程中,

子代中获得阳性表型个体的成功率更高

稳定品系可产生大量阳性表型后代

用于化合物活性和机制高通量筛选

(每对产卵约200枚)

第8页

06

500+

累计完成500种以上的

基因编辑品系

10+

10年以上

基因编辑技术服务经验

200+

服务基因编辑客户

数量超过200家

2000+

测试超过2000个

gRNA靶点

技术积累

Technological Accumulation

应用场景

Application Scenarios

发育调控信号通路研究

人类遗传病致病基因功能和作用通路研究

基因报告和药物筛选活体模型开发和应用

环境风险物质生物监测方法开发和应用

高价值水产品种育种新技术开发和应用

第9页

斑马鱼基因编辑品系

Zebrafish Lines

07

公司已开发基因编辑品系500多个,目前可提供的常用品系100多个

序号 品系名称 简介

该品系利用心肌细胞特异表达的启动子在斑马鱼心肌细胞中表达

mRFP、EGFP和LC3( map1lc3b )的融合蛋白用于指示心肌细胞中的自

噬小体(EGFP阳性和mRFP阳性)和自噬溶酶体(EGFP阴性和mRFP阳

性,因EGFP对酸性敏感导致其在自噬溶酶体中荧光强度降低),可广泛

用于心肌自噬相关的研究和药物测试。

该品系通过在tjp1a基因的3’端敲入EGFP的方法构建的敲入品系,可以

很好地标记细胞间的紧密连接,可广泛用于细胞间紧密连接相关的形态

和功能研究。

02

03

04

该品系由神经元特异的elavl3的启动子驱动EGFP-LC3(map1lc3b)融合

蛋白表达,用于指示神经元中的自噬小体,可广泛用于神经元自噬相关

的研究和药物测试。

该品系是利用斑马鱼appb基因的启动子驱动人源的APP突变基因

(APPsw)和绿色荧光蛋白的共同表达,在斑马鱼的大脑、心脏、眼睛和血

管系统中都成功表达。利用该品系可以研究老年痴呆症的发病机制和抗

AD药物的筛选,对AD的发生发展有重要作用。

05

Tg(elavl3:EGFP-LC3)

(2-5 dpf的斑马鱼心脏单层成像)

(3 dpf的斑马鱼躯干部分成像)

(6 dpf的斑马鱼幼鱼脑部成像)

(36hpf的斑马鱼全身成像)

Tg(cmlc2:mRFP-EGFP-LC3)

Ki(tjp1a-EGFP)

01

该品系通过在th(酪氨酸羟化酶)基因的3’端敲入EGFP的方法构建的敲

入品系,可以很好地标记单胺能(包括多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺

素)神经元,可广泛用于该类神经元相关的形态和功能研究。

Ki(th-EGFP)

(3 dpf的斑马鱼幼鱼脑部成像)

老年痴呆症模型(AD)

第10页

08

序号 品系名称 简介

06

该品系由血管内皮细胞特异的启动子flk1驱动肌动蛋白结合小肽Lifeact

与EGFP融合蛋白的表达,可用于血管内皮细胞中肌动蛋白细胞骨架动

力学的研究。

该品系利用淋巴管(lymphatic vessels)特异表达基因lyve1b的启动子驱

动DsRed2表达,可特异标记斑马鱼头部、肠道和躯干浅表区域中的淋巴

管,可用于研究淋巴发育、形态和功能研究。

07

08

09

该品系使用神经元发育标记基因elavl3(基因别名huc)的启动子在斑马

鱼神经元细胞中特异性表达荧光蛋白tdTomato,可用于神经发育相关

的研究和药物测试。

该品系利用整合素α2b(itga2b)的启动子驱动EGFP在造血干祖细胞

(Hematopoietic stem and progenitor cells,HSPCs)和血小板中特异

表达构建的转基因品系。itga2b参与血管发生、凝血和内皮细胞增殖。可

用于与Glanzmann血栓形成症、血小板相关出血性疾病、血小板减少症

等相关研究。

10

该品系利用斑马鱼原始生殖细胞(PGCs)特异的启动子ddx4驱动EGFP

的表达构建的转基因品系,可很好的标记原始生殖细胞。由于ddx4为母

源基因,该转基因品系成年雌鱼外交刚产的胚胎即可观察到荧光表达,

而成年雄鱼外交刚产的胚胎观察不到荧光表达,但在受精后24小时后即

可观察到荧光。该品系可广泛用于母源基因、生殖细胞相关的形态、发育

和功能研究。

Tg(itga2b:EGFP)

Tg(elavl3:tdTomato)

Tg(ddx4:EGFP)

Tg(flk1:Lifeact-EGFP)

Tg(lyve1b:DsRed2)

(8-cell~13dpf斑马鱼成像)

(3 dpf的斑马鱼血管内皮细胞部分成像)

(5 dpf的斑马鱼淋巴管部分成像)

(3 dpf的斑马鱼头部和躯干部分成像)

(3 dpf的斑马鱼全身成像)

(8个月的成年斑马鱼性腺成像)

Ki(piwil1-P2A-EGFP)该品系通过在piwil1基因的的外显子中插入荧光蛋

白的方法构建的敲入品系,可以很好的标记生殖细胞。可用于生殖发育

相关研究。

Ki(piwil1-P2A-EGFP)

11

第11页

序号 文章标题 期刊

学术论文

Academic Thesis

01 《JACS Au 》 One Stone Two Birds: Redox-Sensitive Colocalized Delivery of

Cisplatin and Nitric Oxide through Cascade Reactions

02 《Journal of Hematology

& Oncology》

Cancer-associated fibroblast-specific lncRNA LINC01614 enhances

glutamine uptake in lung adenocarcinoma

03 《nature communications》 Immunogenetic losses co-occurred with seahorse male pregnancy

and mutation in tlx1 accompanied functional asplenia

04 《AngewandteChemie

International Edition》

Tricrilactones A−H, Potent Antiosteoporosis Macrolides with Distinctive Ring Skeletons from Trichocladiumcrispatum, an Alpine Moss-Associated Fungus

05 《Environmental Science

& Technology》

BDE-99 Disrupts the Photoreceptor Patterning ofZebrafish Larvae via

Transcription Factor six7

06 《Cell Chemical Biology》 Humanized zebrafish as a tractable tool for in vivo evaluation of

pro-myelinating drugs

07 《Journal of Molecular

Cell Biology》

Inner nuclear membrane protein TMEM201 maintains endothelial cell

migration and angiogenesis by interacting with the LINC complex

08 《Cell Communication

and Signaling》

Lamprey immune protein triggers the ferroptosis pathway during

zebrafish embryonic development

09 《PLoS Genetics》 LOF variants identifying candidate genes of laterality defects patients

with congenital heart disease

10 《Frontiers in Cardiovascular

Medicine》

In situ assessment of statins' effect on autophagic activity in zebrafish

larvae cardiomyocytes

12 《Oncology Letters》 LINC01635, a long non-coding RNA with a cancer/testis expression

pattern, promotes lung cancer progression by sponging miR-455-5p

11 《Annals of Translational

Medicine》

Silencing the expression of lncRNA SNHG15 may be a novel therapeutic approach in

human breast cancer through regulating miRSilencing the expression of lncRNA

SNHG15 may be a novel therapeutic approach in human breast cancer through

regulating miR-345-5p

09

基于斑马鱼基因编辑的相关研究,已联合客户发表10余篇高影响因子的学术论文。

第12页

基因敲降

利用稀有拷贝数变异分析在有先天性心脏缺陷的异位综合征患者中发现新的候选基因

典型案例

Typical Cases

异位综合征是由左、右身体形态畸

形引起的一类先天性疾病。约90%

的异位患者有严重的先天性心脏病;

因此,异位综合征患者的生存率和

预后都令人不满意。

研究背景

然而,大多数异位综合征病例的潜

在病因和机制仍不清楚。本研究旨

在探讨稀有拷贝数变异在异位综合

征发病机制中的作用。

研究目的

收集了63例散发的异位综合征患者

的先天性心脏缺陷,并确定罕见的

拷贝数变异使用Affymetrix细胞扫

描HD芯片和实时聚合酶链反应。通

过查阅以往有关左右发育的文献,

选择了与罕见拷贝数变异相关的潜

在 候 选 基 因 。通 过 原 位 杂 交 、

morpholino敲降、CRISPR/Cas9介

导的突变和过表达等方法进一步分

析候选基因的表达模式和功能。

研究方法

研究结果表明:在一些偶发性的先天性心脏缺陷患者中,异位综合征可能归因于罕见的拷贝数变异。此外,DNAH10和

RNF115是异位综合征参与左右模式的候选基因,此前在人类或动物中都没有报道过。我们的结果也促进了对Htx遗传成分

的理解。

研究结论

Chunjie Liu, Ruixue Cao, Yuejuan Xu, Tingting Li, Fen Li, Sun Chen, Rang Xu and Kun Sun, Rare copy number variants

analysis identifies novel candidate genes in heterotaxy syndrome patients with congenital heart defects.genome

medicine,2018

论文发表

10

第13页

11

基因敲降

非综合征型唇裂伴或不伴唇裂易感基因位点的鉴定

Rs643118是亚洲人和欧洲人NSCL/P的共同易感因子,而rs227227可能与NSCL/P和NSCPO的发病风险有关。此外,与对照

组胚胎相比,sertad4基因敲除斑马鱼模型可导致sox2基因下调,并引起心脏周围水肿和下颌缺损。综上所述,本研究提高了

对NSCL/P遗传易感性的认识,并为中国人群NSCL/P的病因学提供了进一步的线索。

研究结论

Lan Ma,Shu Lou,Ziyue Miao,Siyue Yao, Xin Yu,Shiyi Kan, Guirong Zhu,Fan Yang,Chi Zhang, Weibing Zhang, Meilin

Wang, Lin Wang,Yongchu Pan, Identification of novel susceptibility loci for non-syndromic cleft lip with or without cleft

palate.wiley,2020

论文发表

目前已有文献报道一些非综

合征性唇裂伴或不伴腭裂的

全基因组关联研究,但仍有

更多新的关联信号有待开

发 。对 先 前 发 表 的 中 国

GWAS队列研究进行了深入

分析,最终确定了5个新的

显著关联信号。

研究背景

非综合征型唇腭裂(NSCL/P)

病因与遗传易感性和流行病

学风险因素(如母亲吸烟和

饮酒)有关。迄今为止,已有

40多个易感位点被报道与此

相关,研究NSCL/P风险,有

助于理解涉及NSCL/P风险

的生物学机制。

研究目的

基因敲降,生物信息学分析。

研究方法

第14页

12 基因敲降

H2S通过斑马鱼的NOS/NO途径促进发育性脑血管生成

H2S通过斑马鱼体内NOS/NO途径促

进脑发育血管生成。

研究结论

Jiang, Weiqing et al. H2S promotes developmental brain angiogenesis

via the NOS/NO pathway in zebrafish. 2021

论文发表

硫化氢(H2S)与一氧化氮(NO)和一氧化碳一起被认为是气体递质家族的

第三个成员。据报道,H2S通过促进内皮细胞的生长、迁移和管状结构的形

成来诱导血管生成。这些研究是在细胞培养、小鼠基质凝胶栓试验模型、

大鼠伤口愈合模型或大鼠后肢缺血模型的条件下进行的。最近的体内研

究表明H2S在肌肉血管生成中的生理重要性。然而,内源性H2S在发育过

程中对脑血管生成的重要性尚不清楚。因此,确定了H2S在脑血管发育中

的作用。

研究背景

确定H2S在脑血管发育中的作用。

研究目的

使用吗啡啉和Cas9介导的基因编辑,敲除cbs和cth,损害斑马鱼幼鱼的脑

血管发育。缓慢释放的H2S供体GY4137孵育可缓解cbs和cth变形剂的脑

血管发育缺陷。对中脑血管网络的定量分析表明,H2S在不影响脑血管系

统拓扑结构的情况下促进血管生成。机械上,cbs和cth变形剂中的一氧化

氮合酶2a(nos2a)表达和NO生成均降低。通过将cbs或cth-MO与全长斑

马鱼nos2a mRNA共注射,nos2a的过度表达减轻了cbs和cth变体的脑血

管发育缺陷。

研究方法

第15页

13

基因过表达

用斑马鱼模型证实COL1A1新的突变导致成骨不全

成骨不全症(OI)是一种罕见的遗传性疾病,以骨脆性和反复骨折为特征。胶原蛋白是一个蛋白质家族加强和支持身体的许多

组织,I 型胶原蛋白构成人体 90% 的胶原蛋白,对于COL1A1 突变谱的研究,对于研究 OI 的遗传原因,特别是产前诊断是非常

重要的。斑马鱼被报道可以作为各种疾病的临床前动物模型,对于骨骼生成及其分子途径中的关键调节因子已被证明在斑

马鱼和哺乳动物之间是保守的。已经报道了几种能够准确模拟人类骨骼疾病的斑马鱼突变体,例如褶边鳍、微波和吉娃娃,

所有的突变体都导致了 OI 样表型。

研究背景

利用斑马鱼模型验证一种新的COL1A1 突变导致的成骨不全症。

研究目的

分别构建对照组,原始序列组和突变序列组,结果转录后,分别注射到斑马鱼胚胎中,统计表型-骨骼的变化。

研究方法

利用斑马鱼模型,通过表型观察,发现突变 COL1A1上的特定位点影响骨骼的发育。报道了一种新的COL1A1 的突变位点,这

个突变点对于成骨不全症 具有重要作用。

研究结论

Huan Huang, Jiamei Liu, Guoying Zhang,A novel de novo mutation in COL1A1 leading to osteogenesis imperfecta

confirmed by zebrafish model,2021

论文发表

第16页

14 基因过表达

BDE-99通过转录因子six7破坏斑马鱼幼虫的光感受器模式

多溴联苯醚 (PBDEs)在水,室内空气,和日常食物中均可检测到,其暴露与糖尿病肥胖和神经发育缺陷等代谢性疾病密切相

关。BDE-99是商用多溴联苯醚(PBDEs)主要成分(占42-48%)。视觉障碍是一种标志性的新兴毒理学效应,多溴联苯醚

(PBDEs)会损害斑马鱼的视力发育,甲状腺激素(TH)信号传导被怀疑是主要贡献者,six7在硬骨鱼的MW 锥体分化中发挥了

重要作用,而外源性T3处理可以显著抑制six7的表达。这表明其与TH之间的潜在关系。

研究背景

通过对six7在感光器图案化过程中的调节作用,研究PBDEs 视觉毒性的机制。

研究目的

在BDE-99浓度量化后,进行斑马鱼的视觉引导的行为测试。通过RNA 提取和、qRT-PCR 分析、冷冻切片和 H&E 染色以及斑马

鱼中 six7 表达的敲除和过表达来进行研究。

研究方法

(1)BDE-99 会损害视网膜中的多个光感受器,并在受精后 120 小时干扰斑马鱼幼鱼色觉引导的行为;

(2)光感受器的损伤无法通过引入TH受体拮抗剂来完全恢复改变,这表明其他潜在调节因素的参与;

(3)通过调节中波长视蛋白的关键诱导剂 six7 的表达,证明了在 BDE-99 的破坏中,是 six7 而不是 THs主导了感光器图案化。

该工作促进了对 six7 在感光器图案化过程中的调节作用的理解,并提出了 PBDEs视觉毒性的新机制

研究结论

Wei S, Chen F, Xu T. BDE-99 Disrupts the Photoreceptor Patterning of Zebrafish Larvae via Transcription Factor six7 .

2022

论文发表

第17页

15

基因敲除

非典型蛋白酶激活受体1(par1)调节斑马鱼的淋巴分化

PAR家族,尤其是par1,是血管

止血、血栓形成和炎症的关键

介质。

研究背景

探索par1在斑马鱼胚胎淋巴分

化调控中的作用。

研究目的

研究方法

mmp13b-par1-gnai2a轴通过促进Vegfc/Flt4/Erk1/2信号通路调控斑马鱼淋巴管生成过程。

研究结论

Daoxi Lei,Xiuru Zhang,Muhammad Abdul Rouf,Yoga Mahendra,Lin Wen,Yan Li,Xiaojuan ZhangLi Li,Luming Wang,Tao

Zhang,Guixue Wang,Yeqi Wang,Noncanonical protease-activated receptor 1 regulates lymphatic differentiation in

zebrafish, 2021

论文发表

(1)CRISPR/Cas9技术制备斑

马鱼par1和gnai2a突变体

( 2 )将 p a r 1 突 变 体 与 T g

(lyve1b:dsRed;flk1:EGFP)系杂

交标记静脉血管和淋巴管出芽

(3)通过WISH分析gnai2同源

基因(gnai2a和gnai2b)在斑马

鱼胚胎中的表达模式

(4)在Tg(fli1a:EGFP)胚胎中使

用抗prox1抗体进行54hpf的免

疫染色实验

第18页

16 基因敲除

TMEM201在血管系统和血管生成中的作用

核膜蛋白是核膜各项功能职责的行

使者,根据分布位置不同,被分为外

核膜蛋白、内核膜蛋白以及核孔复

合物三大类。目前,内核膜蛋白201

(TMEM201),自被鉴定发现以来,在

多项组学研究中被检测到,但其在

细胞功能中的作用仍有待确定。

研究背景

通过短发夹RNA介导的干扰抑制

TMEM201的表达,阻碍了人脐静脉

内皮细胞(HUVEC)在管形成和纤维

蛋白凝胶珠发芽测定中的血管生成

行为,TMEM201缺陷的HUVEC表现

出迁移能力受损。

研究方法

Jia Li.Inner nuclear membrane protein TMEM201 maintains endothelial cell migration and angiogenesis by interacting with

the LINC complex.Journal of Molecular Cell Biology,2023

论文发表

该项研究首次揭示了TMEM201在血

管系统和血管生成中的作用,发现

TMEM201通过与R-SMADs直接相互

作用正向调控乳腺癌转移的发生与

发展,进一步完善了对内核膜蛋白

这类“神秘蛋白”功能调控网络的认

识。

研究目的

研究发现,TMEM201的N-末端与核骨架和细胞骨架复合物的接头相互作用,是调节内皮细胞迁移和血管生成所必需的。在

Tmem201基因敲除小鼠过程中,视网膜血管发育受阻,主动脉环发芽缺陷。此外,tmem201的缺失损害了斑马鱼节间血管的发

育。总之,TMEM201可以调节内皮细胞的迁移,控制血管生成的过程。

研究结论

第19页

17

基因敲入

klf6a-tagln2轴通过调节内皮细胞重排和肌动蛋白细胞骨架动力学来驱动斑马鱼血管修剪

发现斑马鱼胚胎尾静脉丛的腹侧毛细血管被修剪成大直径的尾静脉血管,klf6a-tagln2轴通过促进内皮细胞重排列和连接

重构来调控血管修剪。

研究结论

Lin Wen, Tao Zhang, Jinxuan Wang, Xuepu Jin, Muhammad Abdul Rouf, Desha Luo, Yuan Zhu, Daoxi Lei, Hans

Gregersen, Yeqi Wang, Guixue Wang. The blood flow-klf6a-tagln2 axis drives vessel pruning in zebrafish by regulating

endothelial cell rearrangement and actin cytoskeleton dynamics,2021

论文发表

血管重构是血管生

理和病理的关键。

由血管生成形成的

原 始 血 管 丛,随 后

经过广泛的血管重

构,建 立 起 具 有 功

能和层次的分支血

管网络。

研究背景

进一步了解大直径

血管的修剪。

研究目的

(1)利用CRISPR/Cas9技术制备klf6a/tagln2 mut和KI品系 (2)三卡因0.06 mg/ mL处理至72 hpf

(3)斑马鱼胚胎的延时实时成像 (4)计算红细胞流动速度

研究方法

第20页

18 点突变

海马基因单位点突变(tlx1A208T)导致其脾脏丢失

在动物界中,海龙科诸多物种“脾脏

丢失”这一复杂性状是脊椎动物最

为特异的进化特征之一,也是当前

国际学术界在鱼类演化领域关注的

焦点。中科院南海海洋研究所研究

员林强团队历时4年,发现并证实了

海马基因单位点突变导致其脾脏缺

失的假设,首次提出了海龙科鱼类

脾脏缺失与“雄性怀孕”协同进化的

新观点。

研究背景

该研究应用环特斑马鱼基因编辑技

术进行了证实。为了证实这一假设,

研究团队利用模式物种斑马鱼开展

了3次CRISPR/Cas9基因敲除验证。

研究方法

Linqiang.Immunogenetic losses co-occurred with seahorse male pregnancy and mutation in tlx1 accompanied functional

asplenia.Nature communications,2023

论文发表

研究团队将海马与其他9个不同目

的硬骨鱼进行比较基因组学分析,

发现海马属中有1260个基因家族显

著收缩,涵盖了多个免疫相关通路,

如NOD样受体通路、异体移植物排

斥反应、抗原处理和呈递等。基因丢

失分析也同样支持这一结论。

研究目的

结果表明,全基因tlx1敲除突变品系斑马鱼全部表现为先天性脾脏丢失;针对海马特异性位点的突变品系斑马鱼亦出现脾脏丢

失;相邻位点的突变品系斑马鱼则有完整脾脏。实现了基因单个位点突变导致整个动物器官丢失的创新性研究,揭示了海马基

因tlx1的特异性位点突变(tlx1A208T)调控其脾脏丢失的遗传机制。

研究结论

第21页

19

转基因

代心手综合征谱系中的家族性心房心肌病携带2B棒状结构域的LMNA错义变异(p.R335W)

心房心肌病已成为一个明确的实体,可进展为心房老化,心

房衰竭,并最终导致严重后果(如心衰、中风、生活质量恶

化),特别是在有遗传缺陷的情况。原发性心房心肌病可能是

核纤层蛋白病的早期表型。

研究背景

为了研究致病基因在心房病变中的作用,及早提示病患心脏

健康,预防中风风险。

研究目的

斑马鱼转基因模型构建,心电图,心超,病理学检测等。

研究方法

鉴定了一个携带LMNA p.R335W突变大的心手综合征谱系。

综合电脑模拟、体外和体内验证的方法证明R335W变异对

心房致病性的有效性。此外,推断老化和DNA修复功能障碍

可能是心房病变的潜在机制。这项研究证实心房心肌病是

核纤层蛋白病的早期表型,对这些患者应及早进行干预。

研究结论

Zhang Y, Lin Y, Zhang Y, Wang Y, Li Z, Zhu Y, Liu H, Ju W, Cui C, Chen M,Familial atrial myopathy in a large multi-generational heart-hand syndrome pedigree carrying LMNA missense variant in rod 2B domain (p.R335W), Heart Rhythm

(2021)

论文发表

WT R332W

第22页

20 转基因

一个新的lmna突变导致病人早发性心房病变

结果显示携带该基因突变的成年斑马

鱼心电图异常,心肌结构受损。研究提

示了LMNA-P485Tfs突变的心房致病

性,这有助于理解lamin A/C的免疫球

蛋白样结构域的功能。

研究结论

Yongping Lin, Hailei Liu, Chang Cui, Zhiqiao Lin, Yike Zhang, Yue Zhu,Weizhu Ju and Minglong Chen, Early onset atrial

lesions in a patient with a novel LMNA frameshift mutation. Human Molecular Genetics, 2021

论文发表

lamin A/C基因(LMNA)的基因突变与心

肌病有关。不同的突变位点表现出不同

的临床表现和预后。在此,从一名早发

型心房疾病患者身上鉴定出一种新的

LMNA移码突变。

研究背景

验证该变异的致病性。

研究目的

转基因斑马鱼模型,心电图,病理学检

测等。

研究方法

第23页

合作伙伴

Partners

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香港科技大学 香港理工大学 中科院动物所 陆军军医大学 重庆大学

复旦大学 上海交通大学 苏州大学 上海科技大学 中山大学

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上海交通大学

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南京医科大学

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江苏省省级机关医院

丨科研单位丨

丨医 院丨

21

第24页

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