PLoS Pathog：利用CRISPR/Cas9培育出抵抗病毒感染的基因编辑猪

在一项新的研究中，来自英国爱丁堡大学、皮尔布赖特研究所和Genus公司（Genusplc）的研究人员培育出基因编辑猪。这些猪可能免受一种每年导致养猪业损失数十亿欧元的病毒感染。相关研究结果于2017年2月23日发表在PLoSPathogens期刊上，论文标题为“PrecisionengineeringforPRRSVresistanceinpigs:MacrophagesfromgenomeeditedpigslackingCD163SRCR5domainarefullyresistanttobothPRRSVgenotypeswhilemaintainingbiologicalfunction”。

这些基因编辑猪是这些研究人员利用先进的基因编辑技术培育出的。它们潜在地抵抗猪繁殖与呼吸综合征（PorcineReproductiveandRespiratorySyndrome,PRRS）。PRRS是由一种病毒导致的，因此，该病毒被称作为猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSvirus,PRRSV）。

初步的测试结果揭示出来自这些基因编辑猪的细胞完全抵抗导致这种疾病的两种主要的PRRSV基因型感染。

这些研究人员说，这些猪在其他方面都是健康的，而且利用基因编辑技术在它们体内导入的变化应当不会影响它们抵抗其他感染的能力。

PRRS导致幼猪出现严重的呼吸问题，导致怀孕的雌猪繁殖失败。

已有研究证实PRRSV靶向被称作为巨噬细胞的免疫细胞。这些细胞表面上的CD163分子在能够让PRRSV建立感染中发挥着关键性的作用。

这些研究人员利用基因编辑工具CRISPR/Cas9切除猪DNA中的CD163基因的一小部分。

利用来自这些CD163基因发生修饰的基因编辑猪的细胞开展实验室测试，结果证实这些猪的DNA发生的变化阻断PRRSV的感染能力。

这项研究的下一个阶段将是测试当这些基因编辑猪接触PRRSV时，它们是否抵抗PRRSV感染。

另一个研究团队在之前的研究中培育出完全不产生CD163分子的猪，而且当这些猪接触PRRSV时，它们不会患病。

在这项新的研究中，CD163中仅与PRRSV相互作用的部分被移除，因而这种分子似乎保持它的其他功能。

在全世界的大多数养猪的国家中，PRRS是地方性流行病。疫苗大多数不会阻止PRRSV扩散，而且这种病毒持续快速地发生进化。因此，如今，它是养猪者面临的最大挑战之一。单就欧洲而言，据估计，这种疾病每年导致养猪业损失15亿多欧元。

论文通信作者、爱丁堡大学罗斯林研究所的AlanArchibald教授说，“这种基因组编辑技术通过降低因传染病造成的浪费和损失有助提高食品安全性，而且还通过降低疾病负担有助提高动物福利。我们的结果让我们在朝实现这些益处和专门解决全世界养猪业这个最为重要的传染病问题的目标上更接近一步。”

Genus公司首席科学家JonathanLightner说，“这些结果进一步展示了CD163在阻止PRRSV感染中的至关重要性，而且证实靶向移除CD163中的病毒相互作用结构域能够导致抵抗性产生，与此同时，这种蛋白的其余部分仍然保持存在。当Genus公司加快开发基因编辑技术来产生PRRSV抵抗性时，这种针对CD163基因的编辑，和针对其他基因的编辑将会接受评估。Genus公司致力于开创性地将这种技术应用于动物遗传改良中以便改善动物的健康、农户的生存状态和为不断增加的全球人口可持续地生产食物。”

Abstract：

PorcineReproductiveandRespiratorySyndrome(PRRS)isapanzooticinfectiousdiseaseofpigs,causingmajoreconomiclossestotheworld-widepigindustry.PRRSmanifestsdifferentlyinpigsofallagesbutprimarilycauseslate-termabortionsandstillbirthsinsowsandrespiratorydiseaseinpiglets.Thecausativeagentofthediseaseisthepositive-strandRNAPRRSvirus(PRRSV).PRRSVhasanarrowhostcelltropism,limitedtocellsofthemonocyte/macrophagelineage.CD163hasbeendescribedasafusionreceptorforPRRSV,wherebythescavengerreceptorcysteine-richdomain5(SRCR5)regionwasshowntobeaninteractionsiteforthevirusinvitro.CD163isexpressedathighlevelsonthesurfaceofmacrophages,particularlyintherespiratorysystem.HerewedescribetheapplicationofCRISPR/Cas9topigzygotes,resultinginthegenerationofpigswithadeletionofExon7oftheCD163gene,encodingSRCR5.DeletionofSRCR5showednoadverseeffectsinpigsmaintainedunderstandardhusbandryconditionswithnormalgrowthratesandcompletebloodcountsobserved.Pulmonaryalveolarmacrophages(PAMs)andperipheralbloodmonocytes(PBMCs)wereisolatedfromtheanimalsandassessedinvitro.BothPAMsandmacrophagesobtainedfromPBMCsbyCSF1stimulation(PMMs)showthecharacteristicdifferentiationandcellsurfacemarkerexpressionofmacrophagesoftherespectiveorigin.ExpressionandcorrectfoldingoftheSRCR5deletionCD163onthesurfaceofmacrophagesandbiologicalactivityoftheproteinashemoglobin-haptoglobinscavengerwasconfirmed.ChallengeofbothPAMsandPMMswithPRRSVgenotype1,subtypes1,2,and3andPMMswithPRRSVgenotype2showedcompleteresistancetoviralinfectionsassessedbyreplication.ConfocalmicroscopyrevealedtheabsenceofreplicationstructuresintheSRCR5CD163deletionmacrophages,indicatinganinhibitionofinfectionpriortogeneexpression,i.e.atentry/fusionorunpackingstages.