科学家们创造了第一只转基因有袋动物

转基因动物，特别是小鼠和大鼠，是研究生物过程的极其重要的工具。例如，研究人员经常使基因沉默，以了解它们的正常功能是什么。由于有袋动物具有独特的特征，研究它们需要开发一个有代表性的动物模型。到目前为止，最好的选择是负鼠，它被认为是所有有袋动物的祖先。负鼠是科学家进行了全基因组测序的第一种有袋动物，它是一种很好的模型动物，因为它的大小和繁殖特征与小鼠和大鼠相似。

与其他有袋动物一样，负鼠具有其他哺乳动物所没有的各种特征。它在发育过程中没有功能性的胎盘，幼崽也是早产的。与人类一样，但与其他非有袋类哺乳动物不同，它只需暴露在紫外线下就会得皮肤癌。同样与其他哺乳动物不同的是，新生的负鼠幼崽如果有脊髓损伤，就有能力自然地自我愈合。由于这些独特的特征，科学家对研究有袋动物生物学的兴趣越来越大。然而，在没有既定技术对有袋动物进行基因改造的情况下，一直很难分析它们的基本遗传学。现在，由RIKEN生物系统动力学研究中心的Hiroshi Kiyonari领导的一个研究小组正在利用新的基因编辑技术为负鼠的研究开辟道路。

基因组编辑需要系统地收集受精卵，因为基因组编辑的解决方案被注射到受精卵中。由于负鼠发情周期长，领地意识强，即使它们生活在一起，也需要一周左右的时间来交配，这使得实验难以系统地进行。研究小组施用了一种用于小鼠和其他实验室动物的激素，以刺激雌性动物的发情，并成功地大大缩短了交配所需的时间。

他们需要将胚胎移植到一个代孕母亲体内，以产生一个基因组编辑的受精卵。正如在小鼠和大鼠身上所做的那样，研究人员将受精卵移植到一只可育的雌性负鼠的子宫内，并成功获得了幼崽。这是在有袋动物中建立胚胎移植技术的第一个案例。

通常情况下，基因组编辑所需的溶液是用一根细针注射到受精卵中的。然而，由于负鼠的受精卵被一层厚厚的蛋白质和硬壳状结构所包围，注射针头无法穿透它。"我们成功的诀窍之一，"Hiroshi Kiyonari解释说，"是与针一起使用压电元件，这使得针能够穿透蛋周围的硬壳衣和厚层。因此，压电使其有可能在没有重大损害的情况下注射子宫。"

为了确认整体方法，研究人员瞄准了一个负责制造身体色素的基因。当这个基因被破坏时，就不能产生色素，皮肤就缺乏颜色。从这个实验中得到的一些负鼠后代是白化病“患者”，它们的基因被下一代继承了。因此，这代表了有袋动物中第一个成功的基因编辑。

既然这个过程已经确立，研究人员可以专注于回答他们关于有袋动物生物学的所有问题。“有袋动物代表了现存的三个哺乳动物亚类之一，具有许多其他哺乳动物所不具备的独特特征。”Kiyonari说：“在这个概念验证实验中建立了该技术后，未来的研究可以创造出转基因的有袋动物，这将影响哺乳动物胚胎学、基因组印记、生殖、神经生物学、免疫遗传学、癌症生物学，甚至是比较进化等领域。”