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太和医院麻醉疼痛研究所迎来首只基因改写小鼠

2018-04-12 09:12:37 来源:秦楚网 编辑:cia
摘要近日,在太和医院麻醉疼痛研究所,诞生了一只特殊的小黑鼠。从外表来看,它与其他的老鼠并没有不同之处,然而它的基因却跟同类有着本质差别。

近日,在太和医院麻醉疼痛研究所,诞生了一只特殊的小黑鼠。从外表来看,它与其他的老鼠并没有不同之处,然而它的基因却跟同类有着本质差别。据太和医院麻醉疼痛研究所柯昌斌博士介绍,这只小鼠是太和医院科研人员利用世界领先的基因编辑技术,成功培育的首例基因敲除小鼠。这意味着太和医院基因编辑方面的科研水平取得里程碑式的重大突破。

基因敲除,找到疾病发生的根源所在

4月9日上午,记者来到太和医院麻醉疼痛研究所,在柯昌斌博士的带领下,记者走进了科研实验室,见到这只特殊的“小黑鼠”。


“它不是一般的鼠,而是‘敲除’了某个基因的老鼠。”柯昌斌向记者介绍,基因敲除其实是一种遗传工程基因修饰技术,通过改造令某个感兴趣的遗传基因功能丧失,研究其对相关生命现象造成的影响,进而推测这一基因的生物学功能。

“基因敲除小鼠的成功其实非常艰难,我们的科研团队经过近两年的不懈努力,从成百上千次的失败中不断摸索、总结经验才成功培育出这样一只珍贵的小鼠。”想起科研成功背后所付出的艰辛,柯昌斌动容地说。

柯昌斌自2000年毕业以来,一直在十堰市太和医院麻醉科从事临床麻醉、科研和教学工作。他临床工作经验丰富,麻醉技术精湛,擅长心血管病人麻醉,能够高质量完成如不停跳冠状动脉搭桥手术、主动脉弓置换、联合瓣膜置换等高难度心血管手术的麻醉,对危重病人麻醉处理有丰富的经验和独到见解。

2013年10月,麻醉疼痛研究所成立,柯昌斌担任麻醉疼痛研究所所长, 负责建立麻醉疼痛研究所,同时兼任麻醉科副主任,参与麻醉科日常工作管理,负责麻醉亚学科的建设,建立了该学科的规范化操作流程和临床规范化培训标准。

研究所的科研方向主要围绕着慢性疼痛机制、麻醉与认知功能、围术期器官保护开展。2016年,在柯昌斌的带领下,研究所积极学习、研究国际最前沿的CRISPR- Cas9基因编辑系统。

什么是基因编辑?柯教授形象地解释:“打个比方,如果说PS是相片编辑大师,那么 CRISPR- Cas9系统就堪称是DNA编辑大师了。”基因病若要从根源上得到治愈,就需要对异常基因进行编辑。CRISPR系统就像一把剪刀,可对目标基因进行切除。

那么,把实验动物基因敲除或转基因后有什么意义?会不会将相应的疾病一并剔除或改变?柯昌斌说,凭借基因敲除和转基因技术,科学家可以对基因逐个加以研究,这为疾病治疗、胚胎发育、器官功能退化及衰老等重要研究打开一条通途,并为人类疾病的发生发展、寻找新的靶向治疗药物提供重要依据。

实验过程困难重重,坚持不懈终成功

科研人员徐雪琴在这次基因敲除小鼠的项目中负责提取小鼠细胞并为其进行基因编辑工作。因此,她更能体会到基因敲除小鼠试验的不易与艰难。

从基因敲除的具体操作上而言,步骤繁琐,操作精细,对科研人员的专业素养要求极高。徐雪琴介绍:“这就和人工受孕一样,培育基因敲除鼠需通过重重关卡:预先设计敲除的DNA分子、进一步构建敲除载体、纯化除去其他混合物、将DNA分子注入受精卵、再把受精卵移植到母鼠输卵管内,从而发育成缺失特殊基因的动物。其中,任何一个环节的操作失误,都有可能导致实验失败。”

最终,在一次次的失败与尝试中,科研团队终于熟练掌握小鼠胚胎移植的显微操作技术,验证guide-RNA靶点的体内外转录活性,优化胚胎培养体系及探索合适的移植条件,提高了小鼠胚胎的囊胚质量和代孕母鼠的怀孕率,最终成功构建了TMOD2敲除小鼠。

柯昌斌介绍,TMOD2基因在神经系统发育、突触传递、学习、记忆和多种神经系统疾病中有着重要作用,对神经科学的基础及临床研究都有重要意义。

而当一只成功的基因敲除小鼠诞生后,这还仅仅是实验成功的第一步。“要得到一只稳定的基因敲除小鼠,至少要繁殖三代以上。这种已经出现靶向活性的嵌合体小鼠还要经过二代、三代的繁殖纯化。至少需要36周,一个品系的完全基因敲除小鼠才能成功诞生。”柯昌斌强调。

人体有数万种基因,而重大疾病,如癌症、高血压、糖尿病等的发生,很多情况下就由于某个或某几个基因发生了突变。如果能准确找到发生变化的基因,并有针对性地将这部分致病基因改造,就可以对治疗这些顽症提供帮助。柯昌斌表示,目前从基础研究到临床应用虽然还很遥远,但只要能够从源头上找出发病基因,就可以为患者带来福音,这也更需要科研人员的不懈努力。

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