CRISPR/Cas9介导CMAH基因敲除猪创制及繁育分析

N-羟乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminic acid,Neu5Gc)是引起异种移植排斥反应的重要非半乳糖抗原,由单磷酸胞嘧啶-N-乙酰神经氨酸羟化酶(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase,CMAH)催化生成。本研究以α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)敲除猪为基础,利用CRISPR/Cas9制备CMAH基因敲除(CMAH~(-/-))巴马小型猪(Sus scrofa),并评估其健康及繁育状况。针对猪CMAH基因设计单链导向RNA(single guide RNA,sgRNA)并进行效率验证,敲除效率较高的CMAH-g1电转染巴马猪耳成纤维细胞(ear fibroblasts of Bama mini pigs,BMEF),鉴定为阳性的细胞作为核供体,利用体细胞核移植技术制备CMAH~(-/-)猪。提取仔猪基因组DNA,PCR测序确定突变类型;用Anti-Neu5Gc抗体进行免疫荧光检测确定仔猪器官Neu5Gc表达情况。采集4月龄CMAH~(-/-)巴马猪血液检测其生理指标;CMAH~(-/-)巴马公猪6月龄性成熟后配种,以母猪的产仔数评价CMAH~(-/-)公猪的繁育能力。结果成功获得CMAH~(-/-)巴马猪,有-2 bp/-2 bp和-1 bp/-1 bp共2种纯合敲除类型。免疫荧光检测结果显示在CMAH~(-/-)猪器官表面未检到Neu5Gc表达,表明CMAH基因被敲除。与野生型(wild type,WT)相比,CMAH~(-/-)猪血常规和血生化无显著差异,与CMAH~(-/-)公猪配种的母猪产仔数正常。本研究利用CRISPR/Cas9技术制备了GGTA1/CMAH基因敲除猪,健康状况和繁育能力正常,该猪可为进一步降低异种器官移植急性排斥反应提供低免疫原性供体。