用于糖脂代谢时空动态研究的HIT2敲进小鼠的制备和应用

Dynamic expression and precise modulation of genes is critical for many biology processes, including metabolism, development, cellular proliferation, differentiation, and many diseases. And investigations of biological functions in greater precision often require controlled functional perturbations. Therefore, we developed a series of drug inducible systems based on engrafting ERT2 to CRISPR/Cas9, which we.named hybrid inducible technologies (HIT). Upon successful development of the first generation HIT systems, we further established the second generation HIT2, which meant "hitting two birds with one stone" as it can achieve simultanous drug control of gene editing and transcriptional activation. Our HIT system delivered advantageous performances when comparing with published drug inducible systems..The current project will establish Rosa knockin mouse model of HIT2 and examine its performance of drug inducible gene editing and activation in vivo. Such model will find broad utility in spatial and temporal investigation of glucose/lipid metabolism.

基因在时空上的正确表达及精确调控对许多生物学过程，如代谢、发育，细胞增殖、分化以及多种疾病的发生都至关重要。对生物学功能的精确研究往往需要以可控的方式对基因的功能进行干预。鉴于此，我们开发并优化了一系列基于CRISPR/Cas9与ERT2耦合的药物诱导系统，并将这种系统命名为融合诱导技术（hybrid inducible technologies, HIT）。在成功开发一代HIT系统的基础上，我们进一步开发了第二代技术方案HIT2（寓意“一石二鸟”，反映了它可以同时实现药物控制的基因编辑和转录激活）。我们的HIT系统和多种已发表的药物诱导系统相比，显示了多重的优质性能。在本项目中，我们将构建Rosa位点敲进的HIT2小鼠模型，从而检验HIT2在体内环境下药物诱导的基因编辑和激活，并将它广泛应用到糖脂代谢的时空特异调控的研究中。

基因在时空上的正确表达及精确调控对于代谢调控至关重要。而对生物学功能的精确研究往往需要以可控、动态的方式对基因的功能进行干预。鉴于此，有必要开发小分子药物调控的CRISPR系统。我们在前期开发的药物诱导CRISPR/Cas9系统（HIT和HIT2）的基础上，进一步优化获得了具备更优性能的药物诱导CRISPR工具系统（HIT3），可以在长期稳定表达的情况下实现严谨的基因编辑。我们制备了基因组上载有药物诱导CRISPR 系统的小鼠品系，并获得了分别在全身表达和肝脏特异表达药物诱导型CRISPR系统的小鼠。于此同时，前列腺素是人体中主要的脂代谢产物之一。在课题的支持下，通过基于图形分析的高通量小分子药物筛选，我们发现多种前列腺素及其类似物具有负向调控Hedgehog信号通路的活性。这些工作为时空动态的基因功能研究提供了潜在的基础性工具技术，同时提示了前列腺素通过负向调控Hedgehog信号通路发挥重要生理功能的可能性。