基于大鼠胚胎干细胞建立重症免疫缺陷基因敲除大鼠

Rag2-/- γc-/- mice show severe immune-deficience, are not able to form T cells, B cells and NK cells, while the thymus are normal. Therefore Rag2-/- γc-/- mice are ideal model to study hematopoietic stem cell, immunology, oncology and regenerative medicine. The laboratory rat (Rattus norvegicus) was the first mammalian species domesticated for scientific research and has been used as an animal model for physiology, pharmacology, toxicology, nutrition, behavior, immunology and neoplasia for over 150 years. However, Rag2-/-γc-/- rats are still not generated. We propose here to generate Rag2-/-γc-/- rats based on homologous recombination and TALEN technology in rat ES cells.

Rag2及γc联合敲除小鼠具有严重的免疫缺陷，不能形成成熟的T细胞、B细胞及NK细胞，但却具有有功能的胸腺，因此移植了人造血干细胞的Rag2-/-γc-/-小鼠，由于重症联合免疫缺陷而对人类的移植细胞高度容受，且其外周血能够检测到人类T细胞和B细胞，是研究人类造血干细胞功能、免疫应答功能、肿瘤学、干细胞、再生医学等研究的理想模型。Rag2-/-γc-/-小鼠已用于肿瘤学、HIV等研究，而Rag2-/-γc-/-重症免疫缺陷大鼠模型尚未建立，免疫缺陷大鼠具有移植瘤大、取血量多、可行某些外科小手术等优点，因此比免疫缺陷型小鼠具有优越性。本项目拟基于大鼠胚胎干细胞（ESC）结合同源重组技术及TALENs打靶技术建立Rag2和γc双基因敲除的免疫缺陷大鼠，用于干细胞、再生医学及肿瘤学的研究。本实验室多年从事干细胞与转基因研究，已建立了具有嵌合能力的大鼠ESC，因此本项目是可行的。

本项目拟基于大鼠胚胎干细胞（ESC）结合同源重组技术及TALENs 打靶技术建立Rag2 和γc 双基因敲除的免疫缺陷大鼠，用于干细胞、再生医学及肿瘤学的研究。课题组建立了大鼠基因敲除系统，我们利用TALEN技术敲除大鼠microRNA mir-23b基因，在动物水平的实现较高的打靶效率。此外，课题组系统地比较分析了猪核移植胚胎移植过程中的各项参数对产生克隆猪效率的影响，从而提出了优化的技术参数。结合ZFN打靶技术，建立了猪GGTA1敲除的细胞系，进而以该细胞系为核供体结合SCNT技术建立了GGTA1基因敲除的克隆猪；利用TALENs技术在人胚胎干细胞表面敲除了编码HLAⅠ类分子β链的重要基因β2m；利用TALENs技术在人胚胎干细胞表面敲除了调控HLAⅠ类分子表达的重要基因TAP1和TAPBP；利用TALEN技术高效地在人类胚胎干细胞内靶向敲除了MHC II类转录激活子(CIITA) ，HLAⅠ类和II类分子缺失的人类胚胎干细胞可用于免疫机制的研究，而该低免疫原性的细胞系也有望用作器官移植的供体。