山东农大科研团队17年攻关研发出

全国首例Mx1基因编辑猪

中国是世界猪肉消费和生猪养殖大国，14亿国人一年能吃掉大约7亿头猪，每年猪肉消费量约占全球50％的份额。然而，我国养猪业每年由疾病造成的经济损失占总成本的35％～50％，其中蓝耳病对养猪业的危害极大。

猪蓝耳病，也称猪呼吸及繁殖障碍综合征，会导致猪机体的非特异性免疫功能下降，引发相关病毒和细菌病原并发和继发感染，其中，圆环病毒的混合感染是最常见的继发感染。两种病毒被公认为最难攻克的Ⅱ类传染病，猪患病后死亡率极高。目前，单纯依靠疫苗无法有效防控蓝耳病和圆环病毒，而且疫苗接种容易引发猪应激，影响猪的生产性能，需要寻找更加有效的蓝耳病防控途径。

“我们通过基因编辑技术培育出来了3头Mx1基因编辑猪，具有明显的抗蓝耳病和抗猪圆环病毒感染性能，在全国甚至全球都具有首创性，为解决猪蓝耳病和圆环病毒提供了新的路径。”动物遗传与生物技术团队负责人姜运良教授告诉记者。近日，山东农业大学动物遗传与生物技术团队发现了关键抗病基因Mx1（粘性抗病毒蛋白1），并通过基因编辑手段，研发出全国首例Mx1基因编辑猪，成功通过山东省科技厅验收。

山东农业大学动物遗传与生物技术团队合影

“我和猪打了多年‘交道’，解决猪蓝耳病和圆环病毒难题是我一直以来的追求，Mx1基因编辑猪顺利通过验收，带给我的成就感和幸福感是无可比拟的。”姜运良教授的开心溢于言表，这种开心是团队17年不分昼夜、艰难攻关后得到的甘甜“果实”。

2007年，姜运良教授在基金项目的支持下，开启了抗病猪新种质的研究，对猪蓝耳病和圆环病毒进行了全面研究，从那时起，他就立志一定要攻克这两种病毒。“当时有研究发现CD163基因是蓝耳病毒入侵猪呼吸细胞的重要受体，因此国内外都在集中研究敲除CD163基因上。但是，解题不能只有一种思路，我们在想能不能找到另一个基因，为攻克蓝耳病提供更多可能性。”姜运良教授告诉记者。

姜运良教授（左三）指导团队成员科研实验

事情在2008年底有了眉目。姜运良教授在一次济宁调研时发现，当地有大量瘦肉型猪感染了蓝耳病毒，而地方品种大蒲莲猪却“安然无恙”。这让他有了新的想法，地方猪可能存在一种基因，对猪蓝耳病有良好的抗病性。于是他立马带着团队对大蒲莲猪、莱芜黑猪、鲁莱黑猪等所有的地方猪进行了病毒感染试验。结果发现，地方猪得蓝耳病的概率较低，具有很强的抗病优良性，其中，莱芜黑猪表现的最为明显。“这个结果出来之后，我就知道方向对了。”姜运良教授说。

方向有了，后面就要找到基因。“我们需要运用组学技术比较不同品种猪的同一个组织，发现他们在基因表达上的差异，然后在差异基因里面检验他们与抗病性的关系。就像打渔一样，先把网撒下去，看看捞上来什么样的鱼，然后通过对比找到最值钱的那条。”姜运良教授说。

找到这个基因是在9年之后，“2015年我们首次找到了Mx1基因，Mx1基因是一种抗病毒蛋白，能够让先天宿主防御蓝耳病毒和圆环病毒等RNA病毒，从而让猪具有良好的抗病性。”姜运良教授告诉记者。“我们还研发了一种基于Mx1基因筛选抗蓝耳病猪的分子标记方法，为之后的筛选工作提供了有力工具。”

“当时找到抗病基因之后我们心里就有谱了，知道后面要做的工作都是有意义的，实验做起来都格外有动力。”苏峰副教授告诉记者。

苏峰副教授（左边）指导学生实验

“不是找到抗病关键基因就算研究完成了，这只是第一步，还要找到是哪些片段影响着这个基因抗病性的表达，这个过程仍需要做大量的实验。”姜运良教授说。

实验一做就是4年。团队成员张雪透露道，基因片段检测是个“精细活”，实验温度、时间、插入点位置不能有丝毫偏差，否则就要重来。在实验台前低头做实验，每天做实验的时间都在12小时以上，精神还要保持高度集中，一天下来，试剂盒都能堆成“小山”，而且长时间盯着显微镜和电脑屏幕，浑身酸痛，眼睛也花得厉害。“这个过程真的很艰难。”

功夫不负苦心人。经过大量实验，他们发现抗病性强的Mx1基因中都有275碱基对的插入，碱基可以帮助蛋白质与RNA发生结合，调节基因表达。“我们验证了275碱基对插入之后确实提高了Mx1的表达，降低了包括猪圆环病毒病在内的病毒拷贝数。”姜运良教授透露。团队在实验过程中，还收获了极大的“惊喜”，为研究缩短了至少2年时间。“我们意外发现一种短的重复原件SINE，它可以引起遗传变异并调节基因表达，使生物体获得新的适应能力，它插入到基因片段的上游后，极大地提高了Mx1基因的表达，这是之前从未想过的。”

“从发现Mx1基因到基因编辑猪的诞生，中间有一个漫长的过程，虽然有点艰难，但是我们愿意静下心来等待花开。”姜运良教授说。

2024年2月15日，历时17年，动物遗传与生物技术团队研发的全国首例Mx1基因编辑猪在东营正大猪场成功出生。这3头Mx1基因编辑猪是如何通过基因编辑诞生的呢？

“基因编辑的过程就是通过基因编辑技术把调控Mx1关键基因的片段从莱芜猪体内扩张出来，将它插入到不抗病的瘦肉型猪的同一个基因的相同位置，使原先没有Mx1基因的猪能够拥有该基因，从而选育出抗蓝耳病猪。”团队负责人苏峰副教授长期从事基因编辑技术工作。

具体来说，团队通过技术手段，将含有275碱基对的基因片段定点插入Mx1基因的上游，然后在小猪的胎儿成纤维细胞上做基因编辑，运用体细胞克隆方法获得胚胎，最终将其植入母猪体内，以‘代孕’方式完成生产，这样生产出来的小猪确定含有Mx1基因，也具有明显抗蓝耳病和抗猪圆环病毒感染性能。

“基因编辑与转基因有何不同？能否保证育种安全性？”记者好奇问道。

“基因编辑和转基因是不一样的，转基因技术是导入生物本身不存在的外源基因，具有不可控性。而基因编辑技术是对自身基因进行精准修饰，等同于诱变育种。”苏峰副教授解答记者疑问。“我国的基因编辑技术在全世界都是领先的，而且现在团队能够实现靶向定点诱变，有效避免基因突变的可能，可以保障生物育种的安全性。”

此外，记者了解到，基因编辑技术是生命科学领域的革命性技术，能够有效提高产量、改善品质、提高抗病性，将带动生猪育种进入“精准调控时代”。

不久前，Mx1基因编辑猪成功通过验收，但是团队仍然没有停止“脚步”。

在东营正大猪厂，3头基因编辑小猪正吃着“香喷喷”的饲料，团队学生在一旁观察记录着它们的状态，精心照顾着它们的“起居”。

“我们专门派人照顾这3头小猪，等它们性成熟后，会采用配种杂交方式孕育下一代，在下一代中将含有Mx1基因的猪与不含的猪进行病毒感染试验，挑选具备效率高、繁殖多、肉质佳、抗病性强等特点的优质种猪，打造优质种群。”苏峰副教授告诉记者他们的下步计划。

“培育出的Mx1基因编辑猪，为下一步通过育种的手段培育抗蓝耳病猪新品种提供了可能。”山东省农业科学院畜牧兽医研究所所长黄金明说起新品种的重要性。

当前我国生猪育种产业相对滞后，生猪育种业大而不精，优质的种猪资源大多被国外企业所垄断，国家需要进口高效种猪以维持繁育。“培育出中国的抗病优质种猪，并实现稳定、高质量的育种扩繁，形成优质种猪群，服务种质创新，实现种质自强，拿好国家的‘肉篮子’。”这是团队想要达成的目标。

其实，团队还发现了其它重要抗病基因，目前尚在验证阶段。继续培育新品种猪，打好种业翻身仗，他们不会停止探索。