2月17日，國際學術期刊The EMBO Journal以封面文章在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周斌研究組的最新科研成果“Generation of a self-cleaved inducible Cre recombinase for efficient temporal genetic manipulation”。該研究構建了一種新的誘導型Cre重組酶，可通過自我剪切將誘導型CreER轉變成持續(xù)活化的Cre，實現(xiàn)時間可控的高效遺傳操作。這種新型Cre重組酶結合了誘導型CreER和持續(xù)活化的Cre重組酶的優(yōu)點，既提高了重組效率又具有時間可控性，彌補了傳統(tǒng)CreER和Cre重組酶介導的遺傳操作技術的缺陷，突破了長期阻礙基因功能研究的瓶頸，可廣泛應用于器官發(fā)育、組織再生和疾病進程中的基因功能研究。

 

        位點特異性重組酶Cre介導的遺傳操作技術，廣泛應用于譜系示蹤、基因異位表達和組織特異性基因敲除等研究，為了解器官發(fā)育、組織再生和疾病進程中體內(nèi)細胞行為和基因功能提供了關鍵依據(jù)。然而，Cre-loxP介導的遺傳操作技術長期存在的缺陷和不足，已成為阻礙特定基因功能研究的瓶頸。目前存在的主要缺陷和不足表現(xiàn)在：持續(xù)活化的Cre敲除基因的效率較高，但敲除基因的時間點不可控，導致基因敲除可能發(fā)生在發(fā)育早期或非預期的實驗時間窗。誘導型CreER雖具有時間可控性，提高了遺傳操作的精確度，但敲除基因效率較低。為了提高誘導型CreER的基因敲除效率，需要高劑量且多次給予tamoxifen誘導，這不僅對實驗小鼠有毒副作用、長期影響其健康狀況，而且會引起基因敲除以外的一些混淆的表型。

 

        為了彌補傳統(tǒng)CreER和Cre重組酶介導的遺傳操作技術存在的缺陷，周斌組研究人員構建了一種可自我剪切的誘導型CreER（self-cleaved inducible CreER, sCreER）重組酶，在ER表達盒的兩側插入兩個loxP位點，經(jīng)tamoxifen誘導后，sCreER重組酶入核與ER兩側的loxP位點發(fā)生重組，通過自我剪切的方式由誘導型CreER轉變?yōu)槌掷m(xù)活化的Cre重組酶。sCreER重組酶介導的遺傳操作，在降低tamoxifen用藥劑量、減少給藥次數(shù)、減輕對實驗小鼠毒副作用的同時，實現(xiàn)高效率且時間可控的基因敲除。

       

        利用這種新型的Cre重組酶，研究人員構建了心內(nèi)膜細胞表達的Npr3-sCreER和成纖維細胞表達的Col1a2-sCreER轉基因小鼠，并與傳統(tǒng)Npr3-CreER和Col1a2-CreER轉基因小鼠進行了比較。與易于重組的等位基因如R26-tdTomato發(fā)生重組時，sCreER與傳統(tǒng)CreER的重組效率無顯著差異。而與相對難以重組的R26-Confetti、R26-LZLT（周斌組新構建的一種報告基因R26-loxP-ZsGreen-loxP-tdTomato）、R26-GFP或VEGFR2^flox/flox等位基因發(fā)生重組時，sCreER的重組效率顯著高于傳統(tǒng)CreER。與傳統(tǒng)CreER相比，sCreER顯著提高了誘導基因表達或敲除的重組效率，能夠?qū)崿F(xiàn)時間可控且高效的體內(nèi)基因組修飾，將會推動器官發(fā)育、組織再生和疾病進程中特定細胞譜系的基因功能研究。

 

        周斌研究員是本文的通訊作者，暨南大學田雪瑩研究員是本文的第一和共同通訊作者。此項研究得到了南京醫(yī)科大學季勇教授、南方醫(yī)科大學喬增勇教授和香港中文大學呂愛蘭教授等的大力支持。該項研究工作得到科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、上海市科委等的經(jīng)費資助。

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