聽(tīng)課筆記 | 魏紅江教授《豬基因編輯技術(shù)及其應(yīng)用》——第十二屆獸醫(yī)大會(huì)豬抗病育種專場(chǎng)

在當(dāng)前復(fù)雜疫病挑戰(zhàn)與養(yǎng)殖業(yè)追求減抗、無(wú)抗及降本增效的雙重背景下，盡管預(yù)防接種和藥物治療發(fā)揮了重要作用，但仍未能完全控制和消滅傳染病的發(fā)生與流行。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，采用遺傳學(xué)方法從遺傳本質(zhì)上提高豬對(duì)病原的抗性，開(kāi)展抗病育種具有治本的功效。2025年8月22日上午，由中國(guó)獸醫(yī)協(xié)會(huì)主辦，中國(guó)獸醫(yī)協(xié)會(huì)豬獸醫(yī)分會(huì)承辦，中農(nóng)種源（深圳）科技有限公司協(xié)辦的“豬抗病育種專場(chǎng)”在西安國(guó)際會(huì)展中心舉辦。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)魏紅江教授在會(huì)議上分享了《豬基因編輯技術(shù)及其應(yīng)用》專題報(bào)告。

云南農(nóng)業(yè)大學(xué)魏紅江教授

豬基因編輯技術(shù)體系的建立

魏紅江教授介紹了基因編輯技術(shù)發(fā)展的四個(gè)主要階段，從最初的雛形與探索期到如今的應(yīng)用與倫理深化期。基因編輯技術(shù)的發(fā)展史是一部從粗獷、低效到精準(zhǔn)、高效，從復(fù)雜、昂貴到簡(jiǎn)單、普惠的進(jìn)化史。以CRISPR為代表的技術(shù)的出現(xiàn)，極大地降低了基因編輯的門(mén)檻，使生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了前所未有的新時(shí)代，但其強(qiáng)大的能力也要求我們必須以審慎和負(fù)責(zé)任的態(tài)度來(lái)推動(dòng)其發(fā)展。魏紅江教授指出盡管豬基因編輯技術(shù)發(fā)展迅速，但仍面臨單個(gè)基因到多基因的同時(shí)編輯難度大、豬等大型哺乳動(dòng)物周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題。他強(qiáng)調(diào)，我們需要的是高效、穩(wěn)定的豬基因編輯技術(shù)體系。

關(guān)于地方豬遺傳資源如何有效保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用，魏紅江教授認(rèn)為“基因編輯+體細(xì)胞克隆技術(shù)”必不可少，而目前云南農(nóng)業(yè)大學(xué)在豬基因編輯和體細(xì)胞克隆平臺(tái)上做了許多研究：

1、建立了利用隨機(jī)過(guò)表達(dá)和體細(xì)胞克隆技術(shù)構(gòu)建外源基因過(guò)表達(dá)豬的方法，構(gòu)建Leptin過(guò)表達(dá)克隆豬，創(chuàng)制PIK3C3基因過(guò)表達(dá)的肝損傷豬模型。

2、建立了利用TALENs和體細(xì)胞克隆技術(shù)構(gòu)建基因敲除豬的方法，實(shí)現(xiàn)了目的基因的高效雙等位基因敲除，敲除效率達(dá)42%。

3、建立了利用CRISPR/Cas9基因編輯和體細(xì)胞克隆技術(shù)構(gòu)建多基因敲除豬的方法，創(chuàng)制三基因同時(shí)敲除的基因編輯克隆豬，為人類(lèi)肝臟等器官再生研究提供了重要基礎(chǔ)。

4、建立了利用BE3堿基編輯器和體細(xì)胞克隆技術(shù)構(gòu)建點(diǎn)突變豬的方法，構(gòu)建P53基因敲除豬，可作為人類(lèi)腫瘤小型豬模型。

5、建立了通過(guò)微量細(xì)胞鑒定快速生產(chǎn)基因編輯豬的方法，獲得陽(yáng)性細(xì)胞系的成功率提高了約4倍。

6、建立了通過(guò)連續(xù)克隆實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因穩(wěn)定、高效過(guò)表達(dá)的方法，大大減少了批量開(kāi)發(fā)基因編輯克隆豬的周期和成本。

豬基因編輯技術(shù)在抗病育種上的應(yīng)用

魏紅江教授將傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代分子育種進(jìn)行對(duì)比，他總結(jié)到，統(tǒng)育種通過(guò)雜交和擴(kuò)群提高來(lái)改良品種，周期超過(guò)10年，盡管能集中多種優(yōu)良性狀，但存在性狀不穩(wěn)定、周期長(zhǎng)、效率低等問(wèn)題。而現(xiàn)代分子育種則利用全基因組選擇、基因編輯等技術(shù)，能在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)改良，具有性狀穩(wěn)定、周期短、效率高的優(yōu)勢(shì)，盡管技術(shù)門(mén)檻較高，總體上，現(xiàn)代分子育種在效率和精確度上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

魏紅江教授介紹了家豬T細(xì)胞抗原識(shí)別相關(guān)TRBV27基因的抗非洲豬瘟病毒感染作用研究，TRBV27基因在非洲野豬中存在缺失，表明可能與非洲野豬對(duì)ASFV的天然抗性有關(guān)。通過(guò)構(gòu)建TRBV27KO基因編輯豬并感染ASFV，證明其對(duì)ASFV的抗病性。他指出，與野生型相比TRBV27KO豬抵抗ASFV感染的病程延遲，可能與TRBV27參與抗原呈遞物的結(jié)合，敲除后抑制了部分細(xì)胞因子的釋放。TRBV27基因并不是家豬對(duì)ASFV易感的關(guān)鍵基因，它的缺失不能使家豬抵抗非洲豬瘟，而TRBV27KO豬對(duì)其余重大生產(chǎn)疾病的抵抗力有待研究，此實(shí)驗(yàn)結(jié)果在一定程度上為其余豬病的抗病育種研究提供了參考。

豬基因編輯技術(shù)在人類(lèi)疾病模型及器官移植上的應(yīng)用

通過(guò)基因編輯技術(shù)，研究人員已經(jīng)能夠揭示超過(guò)125,000個(gè)與人類(lèi)疾病相關(guān)的基因位點(diǎn)變異，其中單個(gè)堿基突變引起的疾病有24,670個(gè)。這些數(shù)據(jù)為構(gòu)建人類(lèi)重大動(dòng)物疾病模型提供了基礎(chǔ)。在2008至2015年間，研究人員獲得了基因修飾豬疾病模型，包括杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等，這些模型覆蓋了多種人類(lèi)重大疾病，為研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

豬基因編輯技術(shù)在人類(lèi)器官移植上的應(yīng)用前景廣闊，主要體現(xiàn)在解決全球器官移植供體短缺的問(wèn)題。數(shù)據(jù)顯示，目前全球心、腎器官的供求比為10:200，中國(guó)器官供求比為1:150，器官移植供體數(shù)量嚴(yán)重不足。通過(guò)基因編輯技術(shù)，可以培育出適合人類(lèi)器官移植的豬供體，2012年，Lancet雜志發(fā)表文章，認(rèn)為這是下一次醫(yī)學(xué)革命。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)在異種器官移植研究中取得了顯著進(jìn)展，建立了完整的異種器官移植技術(shù)鏈，包括醫(yī)用豬新品種培育、基因編輯克隆技術(shù)創(chuàng)新與利用、供體豬開(kāi)發(fā)、器官移植及術(shù)后護(hù)理等。這些研究為全球異種器官移植技術(shù)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。