基因剪刀CRISpR / Cas9被认为是现代基因工程的工具。因为它使基因组中的干预变得前所未有的简单和准确。现在研究人员首次使用这项技术来改变奶牛的基因组。科学家利用奶牛生产出对牛结核病更具抵抗力的奶牛。由它们开发的CRISpR / Cas9的变体也确保了新基因的特别特异性放置。

长期以来，改变或编辑基因组中的基因一直是一项繁琐且昂贵的事情。因为以前的方法不是很准确而且非常复杂。但随后，研究人员发现，几年前一个机制，细菌为自己辩护病毒攻击：在他们的基因构成所谓的“集群经常净距间短回文重复” - 短CRISpR。这些基因区段与酶Cas9一起具有选择性切割DNA序列或将它们掺入基因组特定位点的能力。从那时起，基因修剪器CRISpR / Cas9为基因研究开辟了新的可能性，将基因引入基因组并纠正甚至病理学点突变。所以研究人员已经成功了，为了修复导致血细胞中镰状细胞性贫血的基因变化，小鼠成功地治疗了杜氏肌营养不良症。在中国，科学家们已经将第一个基因片段引入人类胚胎 - 这是对人类种系的极具争议的干预。

然而：CRISpR / Cas9也不是绝对正确的。有时，通过将基因部分掺入不需要的器官或DNA的错误位置，新的基因剪刀也会发生脱靶效应。“如果你想在哺乳动物基因组中引入一个新的基因，困难可能就是找到最便宜的地方，”杨凌西北农林科技大学的研究负责人张勇说。“你要搜索的基因组，并寻找其中的变化对邻近基因的影响最小的区域。”与此同时细胞自身的DNA修复机制可以导致基因引入随后改变或取消。在他们的研究中，研究人员现在开发了一种基因剪刀，其活性不易受到这种DNA修复的影响。他们通过用Cas9切口酶(Cas9n)替换Cas9酶来实现这一目的。然后科学家们使用这种基因剪刀为牛配备抗牛基因的抗性基因。这种由病原体牛分枝杆菌引起的传染病可传染给人类。

更能抵抗感染

为了使牛对结核菌具有抗性，张和他的同事们开始使用从牛胎中分离的结缔组织细胞。在他们修改的基因剪刀的帮助下，他们将抗性基因NRAMp1引入这些未成熟细胞的基因组中。在初步实验中，他们澄清了基因组中哪个位置最便宜。这些遗传修饰细胞的细胞核由研究人员在核心蛋细胞的包膜中种植。这种所谓的体细胞核移植产生了牛胚胎，其原则上是从操纵的结缔组织细胞中克隆出来的。在这些克隆胚胎中的173个中，科学家使用了代孕母牛。“这个小组出生了16只小牛，其中11只在前几周幸存下来，”张和他的同事报告说。他们的调查显示抗性基因包含在这些小牛的靶细胞的基因组中，但不包含在不需要的组织或器官中。“我们的研究首次表明，CRISpR / Cas9n系统可用于生产转基因家畜而不会产生不必要的脱靶效应，”张说。

是否导入基因也作为希望，科学家在感染试验中测试：他们施用6头遗传改造的牛犊和六个对照动物接受在肺中的结核菌牛分枝杆菌的单剂量。在接下来的几周内，研究人员使用血液样本来检查动物体内的细菌是否能够保持和繁殖。结果：对照动物在三周后显示出明显的结核感染迹象。然而，在遗传操作的小牛的情况下，体内存活的病原体显着减少。“牛对牛分枝杆菌的耐药性增加，”张和他的同事报告说。“通过这种方式，我们在牛群中发现了一种技术和有利的位置，可以在这些牲畜中引入有用的基因。