交流一下用于基因编辑的四倍体补偿技术

小鼠正常2细胞期胚胎（二倍体）经过电脉冲可融合形成四倍体胚胎，四倍体胚胎具有发育缺陷，只能发育形成胚体以外的组织结构，如胎盘、脐带等，而胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells, ESCs）能够分化形成体内所有的细胞类型，但是由于自发分化能力的问题，胚胎干细胞无法分化形成胎盘^[1]。将胚胎干细胞和四倍体胚胎聚合形成新的重构胚，其中四倍体细胞只参与胚外组织(如胎盘等)而不参与其胚体的形成，而胚体则完全来源于二倍体胚胎干细胞，其可发育成完整小鼠个体，此即为四倍体补偿技术^[2]。目前，使用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，人们可以在胚胎干细胞实现几乎任何目标基因位点的编辑，进行基因插入、基因敲除、点突变、人源化等操作，结合四倍体补偿技术后即可从干细胞直接批量制造出目标基因型的纯合子实验小鼠，节省了老鼠繁殖，筛选所需要的大量时间，人力和物力^[3]。

四倍体补偿技术发明于20多年前，但它的成功效率始终非常低，仅在国内外少数顶尖实验室可开展，除吴光明研究员团队外，其余已有报道的小鼠出生率仅有1-5%^[4,5]，仅能用于实验室科研，而基因编辑小鼠是小鼠分子生物学研究，创新药物及疫苗研发的重要工具，因此它的高效制作国内外都有巨大需求。目前吴光明研究员团队独有的高效四倍体补偿技术方案，可将小鼠的出生率大幅提高至30-60%^[3]，解决了四倍体补偿技术的产业化应用瓶颈，可以从小鼠胚胎干细胞直接批量制备基因编辑目标小鼠，绕开常规技术耗时的繁育与筛选步骤，造模周期大大缩短。该技术的产业化可为全球高校、科研院所、医院、制药企业等生命健康相关科研团队提供高速度、高效率，高质量的各类遗传修饰模式小鼠的定制服务，造模周期在全球范围内具有领先优势，可大大助力我国的疫苗研发、新药研发、精准医疗、紧急卫生事件科研攻关等项目，并为疾病研究中对复杂动物模型的需求提供了快速制备的可能，有望显著推动生命科学领域相关研究进展^[6]。

四倍体补偿技术制备小鼠动物模型， 与传统嵌合技术相比拥有3大优势：

1. 造模周期可由行业内最少9-12个月缩短至2个月左右；
2. 可快速批量制作多基因位点及长片段基因编辑小鼠模型；
3. 小鼠背景品系选择具有多样性。

参考文献：

[1]Tokoro Mikiko., Fukunaga Noritaka., Yamanaka Kaori., Itoi Fumiaki., Terashita Yukari., Kamada Yuko., Wakayama Sayaka., Asada Yoshimasa., Wakayama Teruhiko.(2015). A Simple Method for Transportation of Mouse Embryos Using Microtubes and a Warm Box. PLoS One, 10(9), e0138854. doi:10.1371/journal.pone.0138854

[2]Sarvari Ali., Naderi Mohammad Mehdi., Sadeghi Mohammad Reza., Akhondi Mohammad Mehdi.(2013). A technique for facile and precise transfer of mouse embryos. Avicenna J Med Biotechnol, 5(1), 62-5.

[3] Liu Feng-Liang., Wu Kaixin., Sun Jiaoyang., Duan Zilei., Quan Xiongzhi., Kuang Junqi., Chu Shilong., Pang Wei., Gao Han., Xu Ling., Li Ying-Chang., Zhang Hai-Lin., Wang Xue-Hui., Luo Rong-Hua., Feng Xiao-Li., Schöler Hans R., Chen Xinwen., Pei Duanqing., Wu Guangming., Zheng Yong-Tang., Chen Jiekai.(2021). Rapid generation of ACE2 humanized inbred mouse model for COVID-19 with tetraploid complementation. Natl Sci Rev, 8(2), nwaa285. doi:10.1093/nsr/nwaa285

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[6]Wang Gan., Yang Meng-Li., Duan Zi-Lei., Liu Feng-Liang., Jin Lin., Long Cheng-Bo., Zhang Min., Tang Xiao-Peng., Xu Ling., Li Ying-Chang., Kamau Peter Muiruri., Yang Lian., Liu Hong-Qi., Xu Jing-Wen., Chen Jie-Kai., Zheng Yong-Tang., Peng Xiao-Zhong., Lai Ren.(2021). Dalbavancin binds ACE2 to block its interaction with SARS-CoV-2 spike protein and is effective in inhibiting SARS-CoV-2 infection in animal models. Cell Res, 31(1), 17-24. doi:10.1038/s41422-020-00450-0