Page 137 - 临床护理常规及专科护理技术

第六章 人类疾病动物模型技术发展

CRISPR/Cas 系统结构上分为 3 部分：tracrRNA 位于 5 端，CRISPR 序列位于 3 端，
中间为一系列的 Cas 基因家族。
Cas 基因家族由 Cas9、Casl、Cas2 和 Csn2 组成，其中 Cas9 为核心蛋白，

因此可以称此Ⅱ型系统为 CRISPR/Cas9 系统。在此系统中，tracrRNA 是一种非
编码蛋白的 RNA，它的作用是指导 RNase Ⅲ激活前体 CRISPRRNA（precurs or
CRISPRRNA，pre-crRNA），然后 pre-crRNA 被 Cas 蛋白加工成 CRISPR 源性小
RNA（crRNA），这些 crRNAs 随后与相关 Cas9 蛋白结合形成核糖核蛋白复合物。

通过 crRNAs 间隔序列与外源靶基因互补配对来特异性识别外源 DNA，最终由
具有核酸内切酶作用的 Cas9 对靶 DNA 进行剪切，形成双链断裂（DSB）。在非
同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HR）修复机制下，实现基因的敲除或敲人。
CRISPR 是一段 DNA 重复序列，通常由一个前导区（Leader）、重复序列（Repeat）
以及间隔序列（Spacer）构成。Leader 区是处于 CRISPR 上游的含 300—500bp

左右富含 AT 碱基的 DNA 序列，执行启动子功能，在同一物种内相对保守，但
在不同物种之间差距很大。Repeat 区通常是含 23~50bp 碱基相对保守的回文序列，
可形成发卡结构。Repeat 区序列并不连续，中间被长度约为 26~72bp 的 Spacer

区所分隔，Spacer 区与外源 DNA 的识别相关联，能够特异性地识别一些噬菌体
和质粒，从而抵抗外源基因的侵染。

二、新一代基因编辑技术在人类疾病动物模式中的应用

基因编辑技术是帮助我们了解基因在生物体内的功能、人类疾病发生机制以
及筛选新药物的重要工具。目前，新一代基因编辑技术已经在构建人类疾病动物
模型中得到广泛应用，这不仅加深了人们对特定基因在发育中的调控作用以及疾
病产生和发展机制的认识，而且为新药物的开发提供了新的研究手段和技术平台。

（一）ZFNs 技术在人类疾病动物模式中的应用
锌指核酸酶（zinc finger nucleases，ZFNs）作为第 1 代人工核酸酶，刚刚兴
起就引起研究人员的密切关注，已经在构建人类疾病动物模型方面取得很大进展。
为了研究人类糖尿病及心血管并发症的发病机理，运用 ZFNs 技术在猪中实现了

PPAR~ 基因的缺失，这是第一次在大动物模型中实现 ZFNs 技术介导的基因缺失。
由于猪的心血管系统与人类极为相似，因此获得的 PPAR~ 基因缺失猪模型对于
糖尿病及心血管并发症的研究具有重要意义。在肾病的研究中，G6pc 基因编码

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