利用敲除Isca1大鼠模拟线粒体功能障碍疾病取得进展

  中国医学科学院医学实验动物研究实验动物资源研究中心，在Isca1参与机体发育的调控研究中取得新进展，在Animals Model Exp Med 杂志上发表研究成果（Yang X, Lu D, Zhang X, Chen W, Gao S, Dong W, Ma Y, Zhang L. Knockout of ISCA1 causes early embryonic death in rats. Animal Model Exp Med. 2019; 2: 18–24. https://doi.org/10.1002/ame2.12059）

  Isca1是最近发现的多发性线粒体功能障碍综合征的致病基因，已有研究发现Isca1在线粒体以及胞质铁硫簇生物合成过程中起重要作用，而铁硫簇最重要的生物学功能是作为电子传递蛋白的辅助基团参与能量转移。所以推测Isca1基因对线粒体功能及机体发育具有重要作用。通过建立系统性Isca1敲除大鼠模型，以研究Isca1对机体发育的影响及其生物学作用。通过CRISPR-Cas9技术建立了系统性Isca1敲除大鼠模型（Isca1 -/-），并在RNA和蛋白两个层面，观察到ISCA1于各组织中广泛表达，并于心脏、肌肉、肝脏、肾脏、睾丸等部位高表达。系统性敲除大鼠在繁育过程中，子代无纯合子，系统性Isca1敲除大鼠纯合子胚胎于4细胞期（胚胎2.5日龄）正常发育，但在胚胎8.5日龄时胚胎出现发育异常或发育阻滞。随后分析纯合子体内线粒体关键调控蛋白NDUFA9及ACO2等的表达情况，发现表达异常，提示线粒体能量代谢异常可能是 Isca1 -/-大鼠胚胎发育异常的重要机制。

  相关动物敲除工作由中国医学科学院医学实验动物研究所基因工程动物模型平台完成。

图1. Isca1敲除大鼠的建立

图2. ISCA1蛋白表达情况