基因敲除技术应用于糖尿病动物模型制备的研究进展

作者:孟祥雯;张毅;李胜; 刊名:湖北科技学院学报(医学版) 上传者:魏巍

【摘要】糖尿病是以高血糖为主要标志的内分泌代谢性疾病,是严重威胁人类健康的主要慢性病之一,它受遗传因素和环境因素共同作用影响。糖尿病动物模型的建立,将有助于阐明糖尿病发病机制,为开发糖尿病治疗药物以及临床诊治提供参考。基因敲除技术作为一项重要的反向遗传学操作工具,大大加速了成功构建不同生理病理特征的糖尿病动物模型进展。本文综述了国内外基于基因敲除技术成功构建的常用动物模型,对进一步开展新型基因编辑技术构建糖尿病动物模型的研究提供较有意义的参考。

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基因敲除技术应用于糖尿病动物模型制备的研究进展* 孟祥雯,张 毅,李 胜** ( 湖北科技学院医药研究院/糖尿病心脑血管病变湖北省重点实验室,湖北 咸宁 437100) 摘要: 糖尿病是以高血糖为主要标志的内分泌代谢性疾病,是严重威胁人类健康的主要慢性病之一,它受遗传因素和环境因素共同作用影响。糖尿病动物模型的建立,将有助于阐明糖尿病发病机制,为开发糖尿病治疗药物以及临床诊治提供参考。基因敲除技术作为一项重要的反向遗传学操作工具,大大加速了成功构建不同生理病理特征的糖尿病动物模型进展。本文综述了国内外基于基因敲除技术成功构建的常用动物模型, 对进一步开展新型基因编辑技术构建糖尿病动物模型的研究提供较有意义的参考。 关键词: 糖尿病; 模式动物; 基因敲除 中图分类号: R-332 文献标识码: A 文章编号:2095-4646( 2019) 01-0082-04 DOI:10. 16751/j. cnki. 2095-4646. 2019. 01. 0082 糖尿病( diabetes mellitus) 是一种受遗传因素和环境因素共同作用影响的代谢性疾病,根据美国糖尿病协会( ADA) 针对糖尿病典型病症的分类,可以将糖尿病划分为1 型糖尿病、2 型糖尿病、其他特殊类型糖尿病及妊娠糖尿病。据国际糖尿病联盟( IDF) 统计,全世界范围内糖尿病患者数量呈日益增多的趋势,到 2035 年预计全球将有5. 92 亿人口患有糖尿病[1],尤其是中国在内的一些亚洲国家,糖尿病患者年龄段呈年轻化的趋势,加之糖尿病早期起病隐匿不易被察觉,发病缓慢,并发症以心脑血管病变引起的多器官和系统功能失衡为主,较正常人相比糖尿病患者患心脏疾病的风险要高出 2 ~4 倍,已经成为糖尿病患者死亡的首要原因[2]。 糖尿病动物模型作为一种重要的“实验工具”,可用于病理观察、临床前实验、药物防控技术的建立以及药物筛选等,在生物医学和转化医学等领域具有广泛的应用价值。随着基因敲除技术的发展和应用,特别是基因编辑技术的出现,包括锌指核酸酶( ZFNs) 、转录激活样效应因子核酸酶( TALEN) 和规律簇集间断的短回文重复序列及其相关核酸酶( CRISPR/Cas9) 等基因编辑技术,可以同时实现将单个基因或多个基因改变,为建立先天性糖尿病遗传病、糖尿病易感基因和糖尿病药物筛选等基础研究、基因工程药物的研发提供了重要的技术方法。利用基因敲除动物模型对糖 尿病发病机理和药物防控的研究起到极大的推动作用。本文就基因敲除技术在糖尿病动物模型制备中的研究现状、相关应用进行了综述,并展望了这一革命性技术在糖尿病研究领域的巨大前景。 1 基因修饰技术简介 基因修饰技术是指人为地将生物体的基因组进行修饰或者改造,实现基因的敲除、敲入和定点修复等,特别是人工核酸酶的出现,极大地加快了基因敲除的效率,将动物基因编辑带入了一个崭新而迅猛发展的时代。目前,基因敲除技术已经广泛用于模式动物的基因修饰应用,例如小鼠[3-5]、大鼠[6-7]、兔子[8]和猪[9]等,为研究糖尿病 发病的分子机制提供了重要手段。 传统的基因打靶技术是将体外设计好的与细胞内目的基因组位点同源的一段核酸序列导入到细胞内,即打靶载体构建,利用细胞自身的同源重组修复机制,将外源的 DNA 插入到特定的内源基因组位点上,从而达到基因敲除的目的,但由于自然条件下,细胞内发生同源重组( HR) 的概率非常低,通常在 10-6 ~ 10-7[10],很难以低成本、易操作、高效的方式实现基因修饰,因此限制了疾病动物模型的制备。传统的基因打靶技术

参考文献

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