尖端育種技術保留優質豬基因,基因編輯改善肉豬養殖產業

尖端育種技術保留優質豬基因,基因編輯改善肉豬養殖產業

編譯 張瑞玶編輯 柴幗馨

尖端育種技術不只應用在作物改良,美國農業部正以基因編輯技術保存優良品系豬隻的基因序列,改善商業肉豬的育種困難。 畜產學家育成了「專門儲藏特定基因」的種豬,將豬隻產業需要的優質基因序列,以豬的精子幹細胞作為載體,移植進專門配種的種豬裡。

由愛丁堡大學羅斯林研究所、華盛頓州立大學、馬里蘭大學以及美國農業部動物科學與生物技術實驗室的專家共同組成研究團隊,他們表示:運用CRISPR-Cas9基因編輯技術改良豬隻的精子幹細胞,產生自體精細胞不孕的種豬,搭配精子幹細胞轉殖技術,是基因工程應用在育種事業的大突破,這有利於農民能夠更容易地、且永久保存優良動物品種的基因。



為了使種豬產生大量具有優良基因的精子,研究人員運用生物技術移除了種豬自身的精子幹細胞,再將帶有理想目標基因(像是具有良好疾病恢復能力的基因)之公豬的幹細胞轉殖至種豬的基因序列之中,讓種豬能產生優良基因的精子,並傳給其子代。

基因編輯後的種豬一樣擁有正常功能的睾丸生殖能力,但無法傳遞自身的遺傳物質,而是把具有來自基因編輯後所的優良基因,儲存在精細胞中。


迄今為止,透過生物技術方法,成功地將幹細胞轉移至種豬的案例相當少。過去大多使用化學藥物或是輻射來移除種豬的精子幹細胞,然而這樣的處理方式可能造成種豬的睪丸中,那些產生精子時所需的組織細胞受到損害,因而無法順利地生產精子。

研究團隊運用CRISPR-Cas9系統,將「NANOS2蛋白質」,一種決定生殖細胞分化成精子細胞或卵子細胞的重要蛋白質進行基因編輯。

當NANOS2蛋白存在於生殖細胞時,生殖細胞即會分化成精子細胞。但NANOS2蛋白質在生殖細胞之中無法正常運作,意即生殖細胞就無法分化成精子細胞,因而造成所謂的男性不孕症。藉由這個概念,研究人員們使用編輯了豬隻基因序列中的序列,讓精子細胞中的NANOS2蛋白質失去活性,產生不孕的性狀。

這些經由CRISPR-Cas9改變基因序列的種豬,其睾丸與生殖相關的組織並沒受到其他損害,且種豬健康狀況依然良好。

愛丁堡大學羅斯林研究所,發育生物學的Bruce Whitelaw教授指出:CRISPR-Cas9技術應用在種豬精子幹細胞的品種改良,不僅可以顯著地提升養殖豬的生產效率與品質,還能夠有效地改善其生產動物的特質。根據本研究的成果,基因編輯技術將有助於畜產動物優良品種的基因保存和應用。

資料來源: 每日科學 Jan 13, 2017   Pig gene advance could boost sperm stocks from prized animals

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