近20年前，科學(xué)家開始對從事大腦和其他器官早期發(fā)育研究的生物學(xué)家最喜歡的模型生物——斑馬魚基因組進行測序。

隨著其基因組被陸續(xù)解密，斑馬魚變成研究人類疾病、探討疾病治療的首選動物。

近日，來自中國科學(xué)家的“斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃”的研究成果在線發(fā)表于國際期刊Genome Research。這是國際上首次大規(guī)模的斑馬魚反向遺傳學(xué)突變體庫構(gòu)建和遺傳篩選計劃。

該論文的作者均來自于由中國科學(xué)院水生生物研究所、清華大學(xué)、中國科學(xué)院動物研究所、北京大學(xué)等24家機構(gòu)的學(xué)者組成“斑馬魚1號染色體全基因敲除聯(lián)盟（ZAKOC）”。論文第一作者單位為中科院水生所，第一作者為中科院水生所研究員孫永華，通訊作者為動物所研究員劉峰，中科院院士、清華大學(xué)教授孟安明和中科院院士、水生所研究員朱作言。

斑馬魚是開展生命科學(xué)、健康科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等研究的重要模式動物。斑馬魚基因組大小約1.5Gb，共含有25條染色體，約32000個基因。其中，1號染色體大小約60Mb，占斑馬魚全部基因組的4%。

在斑馬魚研究歷史上，歐美學(xué)者發(fā)起過幾次大規(guī)模的隨機誘變突變體庫。2013年2月，新一代基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9系統(tǒng)問世，中國斑馬魚學(xué)界即自發(fā)組織了“斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃聯(lián)盟（ZAKOC）”，應(yīng)用該技術(shù)對斑馬魚基因組進行大規(guī)模、全染色體水平的系統(tǒng)性基因敲除工作，成為全球最早啟動的使用該技術(shù)實施模式動物全基因組水平敲除的研究計劃。

ZAKOC聯(lián)盟利用CIRISR/Cas9技術(shù)，針對斑馬魚1號染色體上的1333個基因進行系統(tǒng)性基因敲除，成功敲除了其中1029個基因，獲得針對636個基因的1039個可傳代的突變型。

這一持續(xù)6年多的研究，首次實現(xiàn)了脊椎動物整條染色體的系統(tǒng)性基因敲除，不僅引領(lǐng)了國際斑馬魚表型組研究，而且誕生了中國首個大規(guī)模斑馬魚定向突變體庫。

目前，所有突變品系和遺傳信息全部通過國家水生生物種質(zhì)資源庫——國家斑馬魚資源中心對學(xué)術(shù)界公開（）。

該計劃產(chǎn)生了目前學(xué)術(shù)界規(guī)模最大的經(jīng)實驗驗證的有效和無效gRNA序列庫，通過大數(shù)據(jù)分析，揭示了gRNA的敲除效率與其靶位GC含量呈現(xiàn)密切的正相關(guān)性。在所有的突變體中，約1/4與人類疾病相關(guān)。

該論文還同時展示了若干代表性的突變體及其表型，發(fā)現(xiàn)了純合突變體與基因敲降的表型不一致，進一步豐富了最近發(fā)現(xiàn)的“遺傳補償效應(yīng)”理論。