中国构建首个大规模斑马鱼定向突变体库，1/4与人疾病相关

近20年之前，科学家们开始对斑马鱼基因组展开测序，这是一种从事脑和其他器官早期发育研究的生物学家们最喜爱的模式生物。随着其基因组被陆续解密，斑马鱼变成研究人类疾病、探讨疾病治疗的首选动物。

近日，来自中国科学家的“斑马鱼1号染色体全基因敲除计划”的研究成果在线发表于国际期刊Genome Research。这是国际上首次大规模的斑马鱼反向遗传学突变体库构建和遗传筛选计划。

该论文的作者均来自于由中国科学院水生生物研究所、清华大学、中国科学院动物研究所、北京大学等24家机构的学者组成“斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟（ZAKOC）”。论文第一作者单位为中科院水生所，第一作者为中科院水生所研究员孙永华，通讯作者为动物所研究员刘峰，中科院院士、清华大学教授孟安明和中科院院士、水生所研究员朱作言。

斑马鱼是开展生命科学、健康科学、环境科学等研究的重要模式动物。斑马鱼基因组大小约1.5Gb，共含有25条染色体，约32000个基因。其中，1号染色体大小约60Mb，占斑马鱼全部基因组的4%。

在斑马鱼研究历史上，欧美学者发起过几次大规模的随机诱变突变体库。2013年2月，新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9系统问世，中国斑马鱼学界即自发组织了“斑马鱼1号染色体全基因敲除计划联盟（ZAKOC）”，应用该技术对斑马鱼基因组进行大规模、全染色体水平的系统性基因敲除工作，成为全球最早启动的使用该技术实施模式动物全基因组水平敲除的研究计划。

ZAKOC联盟利用CIRISR/Cas9技术，针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除，成功敲除了其中1029个基因，获得针对636个基因的1039个可传代的突变型。

这一持续6年多的研究，首次实现了脊椎动物整条染色体的系统性基因敲除，不仅引领了国际斑马鱼表型组研究，而且诞生了中国首个大规模斑马鱼定向突变体库。

目前，所有突变品系和遗传信息全部通过国家水生生物种质资源库——国家斑马鱼资源中心对学术界公开（http://www.zfish.cn/TargetList.aspx）。

该计划产生了目前学术界规模最大的经实验验证的有效和无效gRNA序列库，通过大数据分析，揭示了gRNA的敲除效率与其靶位GC含量呈现密切的正相关性。在所有的突变体中，约1/4与人类疾病相关。

该论文还同时展示了若干代表性的突变体及其表型，发现了纯合突变体与基因敲降的表型不一致，进一步丰富了最近发现的“遗传补偿效应”理论。