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NSR | 生物岛实验室四倍体干细胞技术快速获得ACE2人源化小鼠
发布时间:2020-12-09

由SARS-CoV-2冠状病毒感染引起的新冠肺炎(COVID-19)全球大流行,在过去11个月中感染了5000万以上的人,并造成了140多万人死亡,目前仍无有效抑制的方法,成为全球公共卫生和健康的重大危机。

为打赢这场新冠肺炎流行病战争,用于新冠肺炎药物开发和疫苗测试的动物模型制备迫在眉睫。然而最常用的模式动物小鼠对SARS-CoV-2不易感,需应用各种手段使小鼠表达人的ACE2(hACE2),建立人源化的病毒易感小鼠。

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2020年11月24日,来自生物岛实验室细胞谱系与命运研究中心(CCLA)、中国科学院昆明动物研究所及中国科学院广州生物医药与健康研究院的联合研究团队在知名综合性学术期刊《National Science Review》杂志上在线发表了题为“Rapid generation of ACE2 humanized inbred mouse model for COVID-19 with tetraploid complementation”的研究论文,报道了一种运用干细胞和四倍体补偿技术快速制备hACE2基因敲入小鼠并用于构建新冠感染模型的方法。

 

基因敲入方法可以达到精准的组织特异表达,能更好模拟病毒入侵人体的细胞环境。研究团队利用基因编辑技术从干细胞中敲入hACE2基因,使之表达人的病毒受体。然而,疫情形势紧迫,快速获得并大批量生产基因敲入小鼠迫在眉睫。为此,研究人员采用了生物岛实验室CCLA的高效四倍体补偿技术一步获得F1代人源化小鼠,将目前国际上常规基因敲入建模需要至少6个月的时间缩短到35天;病毒攻毒实验证实其新冠肺炎病毒感染效率高并能在粪便中检测到病毒存在,可应用于对中和抗体效果评价。自3月份起,CCLA团队已先后提供340余只小鼠用于国内多家单位的药物筛选、抗体中和实验等新冠相关研究中,目前已有研究团队利用该动物模型发现Dalbavancin可有效抑制SARS-CoV-2感染【1】。该模型将有望在生物安全紧急响应体系中起到重要作用。


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ACE2人源化小鼠模型攻毒结果

 

 国际领先的高效四倍体补偿技术

小鼠胚胎干细胞具有发育多能性,利用四倍体补偿技术可从小鼠胚胎干细胞直接发育成完整小鼠个体,四倍体补偿技术具有可绕开繁育步骤快速大量制备纯合基因编辑小鼠的优势,但由于该技术本身的操作难度,国际上已有报道的通过该技术制造小鼠的平均出生率仅为1~2%,不具有大批量制造目标小鼠的实用性。

而生物岛实验室细胞命运与谱系研究中心因深耕干细胞技术、胚胎发育及细胞命运与谱系变化前沿基础研究,掌握特有的高效四倍体补偿组合技术,可使胚胎干细胞制造的基因编辑小鼠出生率达到30%-60%,具有行业领先的优势。


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四倍体补偿技术

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值得一提的是,该技术的意义除了能快速制备出有效的人源化ACE2小鼠模型以应用于新冠肺炎疾病研究,更在于开发了一套可快速大量制备精准基因编辑小鼠模型的方法,可以近似速度生产几乎任何目标基因位点编辑的小鼠模型,生产周期可稳定控制在2个月之内,可快速应对突发紧急攻关,并可快速实现复杂多基因同时编辑,对小鼠品系也可灵活选择,是动物模型创建中的利器。


生物岛实验室抗疫成绩

生物岛实验室成立于2017年12月22日,是广东省以培育创建国家实验室、打造国家实验室“预备队”为目标启动建设的首批省实验室之一。

在本次新冠疫情应急攻关事件中,生物岛实验室攻关成果打通了从基础研究、应用研究、临床实验、产品生产的创新链各个环节,推动建立“防、检、治”一体化疫情防控体系,取得了一批重要成果,包括动物模型制备、致病机理研究、快速检测试剂盒、AI辅助诊断、磷酸氯喹等应急治疗方案及疫苗开发等,为疫情防控工作作出了巨大贡献,获得WHO专家代表团成员高度一致认可。


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生物岛实验室主任徐涛院士、副主任宋尔卫院士、高峰副部长以及论文通讯作者陈捷凯研究员、吴光明研究员等一批杰出科学家和先进管理干部分别荣获全国先进工作者、全国创新争先奖表彰、广东省及黄埔区抗疫先进个人等荣誉称号。


原文链接:

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa285/6000225?searchresult=1

 

参考文献:

1.Gan, W., et al., Dalbavancin binds ACE2 to block its interaction with SARS-CoV-2 spike protein and is effective in inhibiting SARS-CoV-2 infection in animal models2020. 12(1): p.1-8.




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