有望对科研和生产做出贡献的五种转基因猪

刘宇 赵春江

自从1982年美国科学家将大鼠生长激素重组基因导入小鼠受精卵中获得快速生长的转基因“超级鼠”开始，几十年来各种各样的转基因动物如雨后春笋般纷纷被研发出来。比如，能生产抗凝血酶的山羊，快速生长的大三文鱼，能产人乳的奶牛，等等。而猪作为一种重要的模式动物，科学家对于它的研究也是十分繁多，并培育出一系列转基因猪。

1.能产生荧光的转基因猪

2000年，英国一家公司研制出了第一批荧光克隆猪，猪体内拥有可表达外源的绿色荧光蛋白。2002年，美国科学家利用体细胞核移植技术将修饰过荧光蛋白基因的猪成纤维细胞转入到卵母细胞中，也生产出了荧光猪。2006年，刘忠华课题组研制出了我国首批荧光猪，并且该批荧光猪中的一头产下的小猪中，有的也具有荧光。科学家之所以要培育能产生荧光的转基因猪，是因为绿色荧光蛋白可以作为一种指示和标记物，广泛应用于生物和医学研究领域。

2.能提高机体性能的转基因猪

2008年，中国的潘登科团队获得了转ω-3脂肪酸去饱和酶基因克隆猪，其ω-3多不饱和脂肪酸较普通猪提高了13倍。ω-3多不饱和脂肪酸是深海鱼油的主要成分，能调节脂肪酸平衡和血脂水平。氮、磷是猪生长发育的必需元素，但猪的消化道缺乏一些关键的消化酶，因此饲料中有很大一部分的氮和磷不能被猪消化吸收，会随着粪便和尿液排出，这样既浪费饲料，又不利于环保。2018年，中国的吴珍芳团队将4个来自微生物的酶类基因转入猪的基因组中，培育出了能提高饲料中氮、磷利用效率，环保节粮且生长速度快的转基因猪。

3.能够抗病的转基因猪

非洲猪瘟是一种烈性传染病，临床表现为发热、呼吸困难等症状，有致死性。非洲猪瘟在全球都有分布，并于去年开始在我国爆发，给生猪养殖业造成了巨大的损失。研究人员发现，家养猪相比非洲疣猪更易感染非洲猪瘟，而造成该现象的可能原因就是RELA基因上的突变。2016年英国研究人员利用锌指核酸内切酶技术对RELA基因进行编辑，基因编辑后的猪更易从非洲猪瘟中恢复。猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是另一种养猪业经常会碰到的传染性疾病，又名蓝耳病，患病母猪会出现繁殖障碍，仔猪会出现呼吸困难，进而导致仔猪大批量死亡。CD163是PRRS病毒在宿主细胞表面的受体蛋白，病毒只有与宿主细胞表面的受体识别结合才能进入细胞。2017年，英国的一个研究团队通过CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除了猪CD163基因的外显子，获得了对RRRS有抗病性的转基因敲除猪。

4.能为异种器官移植做贡献的转基因猪

对于一些重大的人体疾病，最有效的解决手段就是器官移植，然而现在供体器官严重短缺，因此科学家们就把目光聚焦到了生理指标及器官大小和人类最接近的猪身上。但是，将猪的器官移植到人体后会发生多种免疫排斥反应，如超级性排斥反应，其原因是人体内的卫兵—天然抗体会识别移植来的猪器官细胞表面的α-1，3-半乳糖，然后开始攻击，从而产生排斥反应。α-1，3-半乳糖是由α-1，3-半乳糖苷转移酶催化合成的。2002年，赖良学等人通过同源重组定点打靶获得敲除了α-1，3-半乳糖苷转移酶基因的猪，第一次在猪身上实现了该基因的定点修饰。2010年，潘登科团队又一次通过构建无启动子的靶向载体敲除了该基因外显子，获得了我国首例敲除α-1，3 半乳糖苷转移酶基因的五指山小型猪。此外，由于猪的基因组内含有内源性逆转录病毒（PERV），如果将含有该病毒序列的器官移植到人体内，同样可能会引发健康问题。2017年，楊璐菡等人利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功将猪原代细胞系中的PERV序列失活，体细胞核移植后生出的小猪，该序列也呈现失活状态，从而为异种器官移植排除了另一个隐患。

5.能作为人类疾病模型的转基因猪

以动物作为研究模型来模拟某些人类的遗传性疾病，对研究人类疾病的机理、探索治疗方案具有十分重要的意义。除了广泛应用的小鼠外，猪由于是哺乳动物，又是多胎动物，也成为重要的模式动物。过氧化物酶体增殖物激活受体（Ppar-γ）与人类的心血管疾病有关，为了探究其功能，2011年赖良学团队利用锌指核酸内切酶敲除了猪成纤维细胞中的该基因，制备了Ppar-γ基因敲除猪。2018年赖良学团队又将人源亨廷顿舞蹈症基因插入猪中，首次获得了亨廷顿舞蹈症猪。除此之外，阿尔茨海默病、糖尿病、脊髓性肌萎缩症等疾病的转基因猪模型也都已经建立。