利用CRISPR/Cas9技术敲除dync1h1基因显著影响斑马鱼神经系统发育

钱亭^1,2 陈向军^1,2* 邓波^1,2 张祥^1,2 王旭³

¹复旦大学附属华山医院神经科, 上海 200040; ²复旦大学神经病学研究所, 上海 200040;³复旦大学基础医学院生化与分子生物学系及代谢与分子医学教育部重点实验室, 上海 200032

摘要 : 细胞质动力蛋白(cytoplasmic dynein)是神经系统内重要的马达蛋白复合体, 负责轴浆内重要物质从轴索末端到神经细胞胞体的逆行性运输。重链蛋白二聚体1(dynein 1 heavy chain 1,DYNC1H1)是dynein复合体的核心结构, 其是否正常表达与神经系统发育及神经退行性疾病的发生存在密切联系。该研究运用CRISPR/Cas9基因编辑技术在斑马鱼中对dync1h1基因进行敲除, 并将dync1h1突变体与转基因鱼Tg(HuC:mCherry;FLK1:eGFP)外交, 获得带有荧光标记且突变稳定遗传的斑马鱼种系。表型鉴定提示, dync1h1杂合突变斑马鱼发育较野生型斑马鱼无明显异常; 而dync1h1纯合突变斑马鱼胚胎正常形态发育受到严重抑制, dync1h1基因表达量及Dync1h1蛋白质含量均有明显下降, 脊髓肿胀, 脊髓神经细胞数目显著减少, 背部血管存在发育畸形, 并于受精后5~6d(days post fertilization, dpf)死亡。该研究利用CRISPR/Cas9技术成功建立了dync1h1基因敲除的斑马鱼模型, 为dync1h1突变致病机制相关的信号通路或者分子网络间相互作用的探索打下了基础。