全身性Hprt基因敲除小鼠模型

Hprt基因编码的蛋白是一种转移酶，通过5-磷酸核糖基1焦磷酸转移，催化次黄嘌呤转化为肌苷单磷酸，鸟嘌呤转化为鸟苷单磷酸。这种酶在嘌呤核苷酸的生成过程中起着中心作用。该基因的突变会导致Lesch-Nyhan综合征或痛风，Lesh-Nyhan综合征是一种罕见的由HPRT基因突变引起的x连锁隐性遗传疾病。突变通过从头合成和积累尿酸导致嘌呤核苷酸的过量生产，并导致神经和行为表型的可变频谱。患者表现出与全身肌张力障碍相关的严重运动障碍，有时伴有舞蹈手足口病或痉挛；许多患者也有认知障碍，并表现出不寻常的危险行为倾向。神经行为表型与基底神经节功能障碍有关，特别是多巴胺能通路。Hprt缺乏也会对体细胞生长、骨髓干细胞成熟为红细胞以及胃肠道功能产生不良影响。常见症状包括吞咽困难、不明原因的呕吐、便秘和腹胀。

F0 代构建

Hprt基因编码的蛋白是一种转移酶，在嘌呤核苷酸的生成过程中起着中心作用。该基因的突变会导致Lesch-Nyhan综合征或痛风，Lesh-Nyhan综合征是一种罕见的由HPRT基因突变引起的x连锁隐性遗传疾病。突变通过从头合成和积累尿酸导致嘌呤核苷酸的过量生产，并导致神经和行为表型的可变频谱。患者表现出与全身肌张力障碍相关的严重运动障碍，有时伴有舞蹈手足口病或痉挛；许多患者也有认知障碍，并表现出不寻常的危险行为倾向。Hprt缺乏也会对体细胞生长、骨髓干细胞成熟为红细胞以及胃肠道功能产生不良影响。常见症状包括吞咽困难、不明原因的呕吐、便秘和腹胀。

酪氨酸酶基因敲除白化西藏小型猪是通过CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除TYR基因而获得的，没有插入任何外源基因，为非转基因动物。获得的白化西藏小型猪由于是通过受精卵胞质注射法而制备的，不携带异种品系猪的线粒体DNA——母系遗传物质，能保持品系的纯正。所用的受精卵均通过手术体内冲卵获得，没有到屠宰场采集卵巢和卵母细胞，生物安全可控。TYR突变引起的白化为隐性性状，可通过白化藏猪之间交配繁殖保种，得到的后代均为白化，能稳定遗传。白化藏猪在普通实验饲养环境能正常繁殖存活，但在野外环境会受到长时间太阳紫外线照射而引起皮肤损伤，且没有原有保护色容易被天敌发现和捕杀，野生条件下不易存活，生物安全性高。

常用的实验动物一般都有对应的白变种品系，如BALB/c小鼠、SD大鼠、白化豚鼠、新西兰大白兔等，能满足特定实验需求。为了更好地使西藏小型猪满足科研实验需求，本单位通利用CRISPR/Cas9受精卵注射法获得了TYR基因敲除白化西藏小型猪。该方法可有效避免了体细胞核移植法所引起的胚胎发育延迟、出生后存活率低、同一细胞克隆株所获得的性别单一等问题。此外，受精卵由胞质内注射法所获得的F0代并不携带外源猪种的线粒体DNA，很好地保留了西藏小型猪的其他特性。外观上看，白化西藏小型猪和普通西藏小型猪，除了眼睛和皮毛发颜色不一样外，其他无太大差别。TYR基因敲除西藏小型猪，因黑色素合成障碍，导致全身皮肤和毛发呈白色，眼睛呈红色，呈典型的白化症状。与野生型西藏小型猪相比，白化西藏小型猪的耳缘静脉更加清晰，利于实验时静脉注射给药。白化西藏小型猪的皮肤在进行炎症和损伤观察时更加清晰，且还可很方便地在其皮肤或毛发上做标记。

由于白化病为隐性遗传病，白化个体并不携带野生型TYR等位基因，白化个体间交配繁殖只能生出白化个体，育种相对方便。白化突变动物通常在野生自然环境下会因长期受到太阳紫外线照射引起损伤或癌变，而容易被自然选择淘汰。为了验证TYR基因敲除白化西藏小型猪是否适合培育成实验用小型猪新品系，我们对其一些常用指标进行了检测。目前已通过TYR敲除的F0代间交配繁殖目前已获得了F1代、F2代、F3代TYR基因敲除白化西藏小型猪。

白化西藏小型猪与普通西藏小型猪的各体尺指标之间无明显差异，表明了白化西藏小型猪与同龄的普通西藏小型猪的体型相近，二者的生长发育速度保持一致。同时也表明了白化西藏小型猪在普通饲养环境能正常生长发育。通过分析和比较白化西藏小型猪与普通西藏小型猪的繁殖性能指标，发现它们的繁殖性能相似，说明白化小型猪在普通饲养环境下能正常繁殖，不受TYR基因失活的影响。

初步统计，发现白化西藏小型猪的血液生理指标与普通西藏小型猪的血液生理指标绝大部分无统计学差异。不过白化西藏小型猪的MCHC略高于普通西藏小型猪的MCHC。但由于动物的血液生理学指标也会因年龄、性别、营养状况、生理状态等而有所差异的。总体来说，白化西藏小型猪的血液生理指标与普通西藏小型猪的血液生理指标基本一致。

实验结果表明，TYR基因功能失活的白化西藏小型猪，除了皮毛和眼睛颜色与普通正常西藏小型猪不一样外，各项体尺指标、繁殖性能指标、血液生理和生化指标等与普通西藏小型猪的对应指标基本保持一致。TYR基因敲除白化西藏小型猪能在普通级动物饲养环境下很好地存活和繁殖。白化西藏小型猪由于皮肤和毛发白色，更利于耳缘静脉给药和皮肤实验的观察。此外也可作为白化病大动物模型进一步研究。我们认为TYR基因敲除白化西藏小型猪适合用作实验小型猪新品系，满足科研实验需求。