2025年3月5日，中国农业大学吴森教授和杜旭光教授的团队，与中国医学科学院阜外医院宋江平主任的团队共同在基因编辑领域取得了重要进展。他们成功开发了一站式多重基因组编辑技术—Verispr，极大地促进了用于异种器官移植研究的猪模型的快速生成。这项在异种器官移植供体猪制备领域具有里程碑意义的研究成果已在国际知名学术期刊《Genome Research》上发表，题为“Homozygous editing of multiple genes for accelerated generation of xenotransplantation pigs”。
Verispr创新技术大幅提升猪多基因编辑效率
面对全球器官短缺的问题，异种器官移植被视为一种关键解决方案，而猪由于其器官大小和生理功能与人类相似，成为理想的供体动物候选者。然而，为了实现从猪到人的器官移植，必须对猪的基因组进行多种基因编辑以克服诸如免疫排斥反应和凝血异常等挑战。传统基因编辑技术在同时处理多个基因时存在效率低下、操作复杂的难题，这大大限制了异种移植猪模型的快速生产。
吴森教授领导的团队基于CRISPR-Cas9系统，通过优化辅助筛选策略，显著提升了多基因编辑的效率。他们设计了一种包含目标靶序列报告基因（eGFP）作为选择标记的多基因编辑报告质粒。通过筛选那些报告基因表达最强的细胞群，实现了对多基因编辑细胞的有效富集。实验结果显示，在猪胎儿成纤维细胞中，研究人员能够同时编辑超过7个基因，包括GGTA1、CMAH、B4GALNT2等对于异种移植至关重要的基因，并且编辑效率得到了显著提升。
Verispr创新技术实现一个世代制备多基因编辑猪，大幅缩短制备周期
Verispr技术的一大亮点在于它能显著加快多基因编辑猪的培育过程。传统方法通常需要经过多年的核移植和选择性育种才能获得所需的猪模型，但吴森教授的团队利用新开发的多基因编辑工具结合体细胞核移植技术（SCNT），仅用不到五个月的时间就成功培育出了健康且基因组编辑符合要求的异种移植猪模型。这一突破不仅大幅度缩短了模型制备的时间，还降低了成本，为异种器官移植研究提供了强有力的技术支持。
图：一站式基因编辑技术制备多基因编辑异种移植猪
(A) 制备五基因编辑异种移植猪的示意图。左侧展示了在猪胎儿成纤维细胞（PFFs）中进行三基因敲除（GGTA1、B4GALNT2和CMAH）和双基因敲入（hTHBD和hCD55）的基因编辑策略。TS为基因编辑位点。V2.1G报告质粒（含B4GALNT2）用于筛选多编辑细胞，筛选后的细胞作为供体用于体细胞核移植（SCNT），以制备五基因编辑的异种移植猪。(B) 左侧为右侧基因编辑异种移植猪的基因型鉴定序列。
该论文由中国农业大学畜禽生物育种全国重点实验室的吴森教授、杜旭光教授以及中国医学科学院阜外医院的宋江平主任担任通讯作者。第一作者包括中国农业大学三亚研究院的博士后段小月博士、郭亮博士，以及中国农业大学在读博士生陈超磊、杜唱。本研究得到了国家重点研发计划项目、畜禽生物育种全国重点实验室创新项目和中国农业大学高校科学基金项目的资助。