目的 开发α-1,3半乳糖苷转移酶基因敲除(α-1,3-galactosyltransferase gene-knockout,GTKO)/人CD55(human CD55,hCD55)转基因的基因编辑异种器官移植供体猪并进行功能验证。 方法 利用成簇的规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白核酸酶9(CRISPR-associated nuclease 9,Cas9)、PiggyBac转座子技术和体细胞克隆技术,构建GTKO/hCD55基因编辑的滇南小耳猪,通过Sanger测序、实时荧光定量PCR、流式细胞术、免疫荧光实验、重亚硫酸盐测序、抗原抗体结合实验和补体依赖的细胞毒性实验分析其表型及功能。 结果 将基因编辑载体PX458和PiggyBac转染至野生型胎猪成纤维细胞后,经嘌呤霉素药物筛选获得48个单细胞克隆,挑选2个单细胞克隆进行体细胞克隆,获得2个妊娠33 d的胎猪。F01胎猪的α-1,3-半乳糖基转移酶(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)基因型为-17 bp和野生型(wild type,WT),F02胎猪的GGTA1基因型为-26 bp/+2 bp和-3 bp。两个胎猪的hCD55 mRNA表达量均显著高于WT猪(P<0.01),以F02胎猪作为供体细胞来源进行连续克隆后获得11头存活仔猪,鉴定均为GTKO/hCD55基因编辑猪。这些猪的α-Gal抗原表达缺失,但hCD55出现弱表达或不表达的情况。因此,对hCD55基因的CpG岛进行甲基化分析,结果表明在不表达hCD55的肾脏组织中hCD55基因的CpG岛被高甲基化,而表达hCD55的肾脏组织中hCD55基因的CpG岛未被甲基化或部分被甲基化。对hCD55基因的CpG岛进行密码子优化降低CG含量后,可实现hCD55基因的稳定表达。此外,抗原抗体结合实验表明人IgM结合到GTKO/hCD55基因编辑猪成纤维细胞的数量显著小于WT猪(P<0.01);补体依赖的细胞毒性实验表明GTKO/hCD55猪的成纤维细胞成活率明显高于WT猪(P<0.01)。 结论 成功获得了GTKO/hCD55基因编辑异种器官移植供体猪,并通过密码子优化降低了hCD55基因CpG岛的CG含量,从而有效避免甲基化导致的基因表达沉默。本研究可为供体猪的开发提供借鉴,将指导后续异种器官移植研究。