中外科學家聯合破譯和編輯迄今最大基因組

Nature(doi: 10.1038/nature25458)和Nature Communications(doi: 10.1038/s41467-017-01964-9)共同發表了兩個蠑螈物種的基因組資訊， 以及利用基因編輯研究蠑螈發育與再生的研究成果。

兩栖類蠑螈（統稱salamander）可以再生四肢， 心臟， 脊椎等各種組織， 是名副其實的“再生冠軍”。 近年來， 科學家們對蠑螈的強大再生能力產生了濃厚的興趣。 蠑螈曾經是發育生物學的經典模型， 但是基因組資訊的缺乏和較長的繁殖週期， 阻礙了其在發育生物學和再生醫學中的應用。

axolotl和newt

最新研究表明axolotl和newt的基因組比人類大10倍， 蠑螈基因組的擴展主要是由於大量重複序列的出現， 而轉錄組學表明蠑螈轉錄子的數量與其它典型脊椎動物比較並沒有顯著變化。 蠑螈基因組的擴展是否與其強大的再生能力有直接的關係， 目前尚未可知。

Axolotl和newt是實驗室中應用最廣的兩種蠑螈動物模型， 儘管axolotl和newt在進化關係上非常接近， 然而在基因組和轉錄組也存在著很多明顯差異，

似乎可以用來解釋axolotl和newt的再生機制的區別。 例如， 在比較axolotl 和newt兩個與骨骼肌發育相關的重要基因pax3和pax7時發現， newt與哺乳動物類似， pax3和pax7基因共存于基因組中， 而在axolotl基因組中只存在pax7， 不存在pax3， 進一步通過基因編輯敲除axolotl pax7基因， 突變體呈現了典型的pax3基因缺失表型， 表明pax7代償了pax3基因的部分功能。

對蠑螈全基因組序列的解析， 以及基於現代基因編輯技術的基因組遺傳操作方法的建立， 為進一步研究蠑螈的組織器官再生機理提供了寶貴的資源以及技術基礎。

來自同濟大學的林古法教授指出， 蠑螈是自然界中唯一能夠完美再生四肢的脊椎動物， 基因編輯技術在axolotl和newt中的成功運用， 將大大促進蠑螈動物模型在發育生物學和再生醫學研究中的應用。

而axolotl和newt的基因組大小是人類的10倍多， 而CRISPR-Cas9仍然能夠準確高效的進行基因定點突變， 足以證明CRISPR技術的強大基因編輯能力。

原文標題：

1. The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. (doi: 10.1038/nature25458)

2. Reading and editing the PleurodelesWaltl genome reveals novel features of tetrapod regeneration. (doi: 10.1038/s41467-017-01964-9)