化学诱变创建的 Mondini 内耳畸形猪疾病模型

猪作为一种重要的家畜，既是人类主要的肉食来源，同时也是生物医学研究中不可或缺的模式大动物。功能基因的缺乏阻碍了猪经济性状遗传改良的发展，以及创制人类遗传疾病的大动物模型。通过人工诱变筛选突变体，是发现新功能基因并研究其功能的重要手段。人工诱变在线虫、果蝇、斑马鱼和小鼠等动物中已被证明是一种获得基因突变及改变生物性状的有效途径，相关研究曾多次获诺贝尔奖。但人工诱变在大动物的研究中尚是空白。人工诱变中应用最为广泛的 ENU（N- 乙基 -N- 亚硝基脲）是一种化学诱变剂，能够在基因组中随机诱导点突变的产生而非大片段缺失，从而实现规模化创制突变体和挖掘新基因。

在中国科学院院士孟安明和周琪的倡导下，中国科学院动物研究所孟安明、周琪、赵建国和王红梅团队联合第三军医大学教授魏泓团队、东北农业大学教授刘忠华团队、解放军总医院研究员杨仕明团队、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员李奎、杨述林团队、南方医科大学教授顾为望团队成立了“中国猪化学诱变联盟”，成功建立了猪的化学诱变体系，开展了大规模的猪 ENU 化学诱变和突变体筛选研究。在 6 月 22 日在线发表于 eLife 的论文（A pilot study of large-scale production of mutant pigs by ENU mutagenesis）中，该联盟成员单位首先建立了广西巴马猪的化学诱变体系，构建了显性突变体和隐性突变体三代遗传家系。通过对 6770 头 G1 代和 6800 头 G3 代诱变群体进行大规模的筛选，成功获得 36 个显性遗传突变体和 91 个隐性遗传突变体，建立了多个能准确模拟人类疾病的大动物模型和可用于猪新品系培育的育种新材料。其中一个内耳畸形的突变体与人 Mondini 内耳畸形疾病病理表型高度相似，其致病位点被精确定位为 SOX10 基因第 109 位氨基酸的改变 (R109W)。该突变体可作为人 Mondini 内耳畸形疾病的首个大动物模型，并提示 SOX10 基因可能是 Mondini 内耳畸形的致病基因。此外，通过对后肢瘫痪突变家系的研究发现，肌肉发生的负调控因子 FBXO32 基因的上调可能引起肌肉萎缩并导致后肢瘫痪。该研究首次通过 ENU 化学诱变人工加速了猪内源基因发生突变的频率，规模化制备了大动物的突变体，推动了猪作为模式大动物的发展，为猪的新品种培育和临床疾病大动物模型的建立提供了全新策略。