糖原贮积症 0 型斑马鱼疾病模型的构建及表型分析

doi:10. 3969 / j.issn.1671-7856. 2021. 12. 007

首页 > 过刊浏览>2021年第31卷第12期 >43-52. DOI:10. 3969 / j.issn.1671-7856. 2021. 12. 007

糖原贮积症 0 型斑马鱼疾病模型的构建及表型分析
DOI:
                        10. 3969 / j.issn.1671-7856. 2021. 12. 007
                    
作者:
                        黄 姣黄 姣
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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霍锦倩霍锦倩
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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刘 姣刘 姣
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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陈 洁陈 洁
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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祖 尧祖 尧
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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张庆华张庆华
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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任建峰任建峰
1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
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作者单位:1.上海海洋大学 科技部海洋生物科学国际联合研究中心,上海 201306;2.上海海洋大学 水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海 201306;3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
作者简介:
通讯作者:
中图分类号:R-33
基金项目:

Establishment and phenotypic analysis of a zebrafish disease model of glycogen storage disease type 0

Author:

HUANG Jiao
HUANG Jiao
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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HUO Jinqian
HUO Jinqian
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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LIU Jiao
LIU Jiao
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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CHEN Jie
CHEN Jie
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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ZU Yao
ZU Yao
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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ZHANG Qinghua
ZHANG Qinghua
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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REN Jianfeng
REN Jianfeng
1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
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Affiliation:

1.International Research Center for Marine Biosciences, Ministry of Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China. 2. Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources, Ministry of Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306. 3. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306

Fund Project:

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摘要:

目的利用 CRISPR/ Cas9 基因编辑技术构建糖原贮积症 0(GSD0)型斑马鱼疾病模型,研究该病的发病进程和机制。方法针对 gys1 和 gys2 基因各设计一个靶点,进行基因编辑和突变体筛选;利用 qPCR 技术检测早期发育阶段和成鱼不同组织基因表达情况,通过 PAS 染色技术检测糖原累积情况。结果获得了 gys1 和 gys2 基因各两种有效突变类型的 F₂ 纯合突变体,成功构建了 GSD0 型斑马鱼疾病模型。 gys1^{- / -}纯合子 F₃ 早期胚胎发育迟缓,48 hpf 内全部死亡,而 gys2^{- / -}纯合子发育正常。基因表达分析显示,野生型斑马鱼早期发育阶段(0 ~ 125 hpf),gys1 和 gys2 的表达先下降后上升,受精卵时期表达最高;成鱼阶段,gys1 在心脏和肌肉组织中高表达, gys2 在肝中高表达。 PAS 糖原染色显示,与野生型相比,gys1^{- / -}心脏和肌肉没有明显的糖原积累,gys2^{- / -}肝没有明显的糖原积累。结论 gys1 和 gys2 基因敲除斑马鱼模型的表型与小鼠模型相似,但也存在差异;Gys1 敲除小鼠模型中 F₂ 大部分纯合子死亡,斑马鱼 gys1^{- / -}纯合子 F₂ 正常生长发育,而自交产生的 F₃ 不能存活。斑马鱼 gys1 和 gys2 敲除突变体的制备,为进一步研究人类糖原储存障碍 GSD0 的发病进程和机制提供了材料。

关键词:糖原贮积症 GSD0;疾病模型;斑马鱼;基因敲除;gys1;gys2

Abstract:

Objective To study the detailed process and mechanism of glycogen storage disease (GSD) type 0 using a zebrafish disease model established by CRISPR/ Cas9 gene editing technology. Methods Target sites were determined for gys1 and gys2. After gene editing, homozygous mutants were screened. The expression levels of gys1 and gys2 were quantified with qPCR at early developmental and adult stages. Glycogen accumulation was assessed by periodic acid-Schiff staining. Results Homozygous F₂ gys1 and gys2 genes with two effective mutation types were successfully obtained. Homozygous gys1^{- / -} F₃ had a delay in early embryonic development and died within 48 hpf, whereas homozygous gys2^{- / -} developed normally. Gene expression analyses of gys1 and gys2 in wildtype zebrafish showed that their expression levels decreased first and then increased during early developmental stages (0~ 125 hpf) with the highest expression at the fertilized egg stage. At the adult stage, gys1 was highly expressed in heart and muscle tissues, while gys2 was highly expressed in the liver. Glycogen staining showed no significant glycogen accumulation in the heart or muscle of gys1^{- / -} or in the liver of gys2^{- / -} compared with the corresponding wildtype tissues. Conclusions The phenotypes of gys1 and gys2 knockout zebrafish models were similar to those of mouse models, but there were some differences. In the Gys1 knockout mouse model, most F₂ homozygotes die. Among gys1 knockout zebrafish, gys1^{- / -} homozygous F₂ developed normally, whereas F₃ generated by self-crossing did not survive. The model of gys1 and gys2 knockout in zebrafish provides materials for further study on the pathogenesis of human GSD type 0.

Key words:glycogen storage syndrome type 0; disease model; zebrafish; knockout; gys1; gys2

引用本文

黄姣,霍锦倩,刘姣,陈洁,祖尧,张庆华,任建峰.糖原贮积症 0 型斑马鱼疾病模型的构建及表型分析[J].中国比较医学杂志,2021,31(12):43~52.

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收稿日期:2020-08-20
最后修改日期:
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在线发布日期: 2022-01-28
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