利用CRISPR-Cas9技术在Uox基因的5′非翻译区（5′UTR）引入uATG序列，用于构建高尿酸血症小鼠模型：对痛风和代谢性疾病的影响

《Science China-Life Sciences》：CRISPR-Cas9-mediated uATG introduction in the 5′UTR of the Uox gene for hyperuricemia mouse models: implications for gout and metabolic disorders

基因敲低方法研究及Uox-KD小鼠模型构建

　　

摘要

序列特异性基因敲低技术在基础研究和治疗应用中至关重要。尽管RNA干扰和CRISPR干扰被广泛用于基因表达调控，但由于其表达部位异常或表达时间短暂，这些方法仍存在局限性。在本研究中，我们开发了一种通用且高效的方法，通过CRISPR-Cas9介导的基因组编辑在人类293T细胞中引入新的上游ATG（uATG）来下调基因表达。通过CRISPR文库筛选、深度测序和流式细胞术分析，我们验证了引入uATG是抑制蛋白质表达的有效手段。进一步的研究表明，这种策略可以用于降低肿瘤细胞中的内源性基因表达，而不会影响mRNA的转录水平。重要的是，通过在Uox基因的5′非翻译区（UTR）引入uATG，我们成功构建了一个与代谢紊乱相关的Uox基因敲低（KD）小鼠模型。该模型表现出高尿酸血症，血清尿酸水平超过400 μmol L^?1，并伴有肾功能障碍，表现为血清肌酐和血尿素氮水平升高。对8周龄Uox-KD小鼠的肾脏进行检查发现，其组织病理学特征异常，包括鲍曼囊和肾小管部分扩张、肾单位局部塌陷和坏死以及淋巴细胞浸润。此外，这些小鼠还表现出脂质和葡萄糖代谢紊乱，但寿命正常。这一自发性高尿酸血症模型有望成为研究高尿酸血症和痛风的宝贵工具。综上所述，我们提出了一种在哺乳动物细胞中持续抑制特定基因表达的有效方法，并通过CRISPR-Cas9介导的uATG引入技术成功构建了Uox基因敲低小鼠模型，为相关基础研究和治疗应用提供了重要启示。

序列特异性基因敲低技术在基础研究和治疗应用中具有重要意义。尽管RNA干扰和CRISPR干扰被广泛用于基因表达调控，但由于其表达部位异常或表达时间短暂，这些方法仍存在局限性。在本研究中，我们开发了一种通用且高效的方法，通过CRISPR-Cas9介导的基因组编辑在人类293T细胞中引入新的上游ATG（uATG）来下调基因表达。通过CRISPR文库筛选、深度测序和流式细胞术分析，我们验证了引入uATG是抑制蛋白质表达的有效手段。进一步的研究表明，这种策略可以用于降低肿瘤细胞中的内源性基因表达，而不会影响mRNA的转录水平。重要的是，通过在Uox基因的5′非翻译区（UTR）引入uATG，我们成功构建了一个与代谢紊乱相关的Uox基因敲低（KD）小鼠模型。该模型表现出高尿酸血症，血清尿酸水平超过400 μmol L^?1，并伴有肾功能障碍，表现为血清肌酐和血尿素氮水平升高。对8周龄Uox-KD小鼠的肾脏进行检查发现，其组织病理学特征异常，包括鲍曼囊和肾小管部分扩张、肾单位局部塌陷和坏死以及淋巴细胞浸润。此外，这些小鼠还表现出脂质和葡萄糖代谢紊乱，但寿命正常。这一自发性高尿酸血症模型有望成为研究高尿酸血症和痛风的宝贵工具。综上所述，我们提出了一种在哺乳动物细胞中持续抑制特定基因表达的有效方法，并通过CRISPR-Cas9介导的uATG引入技术成功构建了Uox基因敲低小鼠模型，为相关基础研究和治疗应用提供了重要启示。