【案例】湘湖實驗室發表《基于CRISPR/Cas9的羅氏沼蝦基因組編輯體系》
【案例速遞】湘湖實驗室在羅氏沼蝦建立基于CRISPR/Cas9的基因組編輯系統
1. 摘要
近日，湘湖實驗室淡水水產核心種源創制團隊在羅氏沼蝦基因編輯關鍵技術上取得了重要突破。
團隊成功建立了基于CRISPR/Cas9的基因編輯技術體系，并首次獲得了基因編輯突變體存活個體。相關研究成果已發表于國際期刊《Animals》，發表題為“Establishment of a CRISPR/Cas9-Based Genome Editing System in?Macrobrachium rosenbergii” （基于CRISPR/Cas9的羅氏沼蝦基因組編輯體系的建立）的研究論文，同時相關核心技術已獲國家發明專利授權（專利號：ZL 2025 1 1156808.3），該項成果為羅氏沼蝦的基因功能解析與分子設計育種提供了核心技術支撐。
在此項研究中，武漢聯啟未來生物技術有限公司（以下簡稱“聯啟未來”“我司”）研發生產的水平拉制儀HL-1000、磨針儀PG-22C參與了胚胎顯微注射與培養的核心實驗環節。
期刊部分原文截圖
2. 研究速覽
巨型淡水蝦羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii）是一種全球養殖的十足目物種，具有高經濟性和營養價值，但其基因改良因缺乏高效的基因組編輯流程而受限。
本研究中，湘湖實驗室淡水水產核心種源創制團隊優化了CRISPR/Cas9顯微注射系統，系統構建了從親本配對、受精卵可控獲取到胚胎顯微注射操作的完整技術流程，明確了羅氏沼蝦受精后最佳注射時間，優化了顯微注射針尖開口參數，相關技術形成了流程化方法。
利用該系統，團隊成功編輯了眼發育基因MrPAX6和性相關基因MrIAG。使注射后的胚胎發育成活率、幼體孵化率得到了顯著提升。
這些結果為羅氏沼蝦建立了高效且可重復的CRISPR/Cas9編輯系統，為該商業重要蝦類的功能基因組學和遺傳改進奠定了基礎。
MrIAG基因編輯羅氏沼蝦
3. 技術難點：蝦蟹類胚胎注射為何難？
蝦蟹等甲殼類動物的胚胎結構特殊——富含卵黃、膜質脆弱、對外界刺激敏感，使得顯微注射成為長期制約基因編輯技術應用的主要瓶頸。
傳統的注射方式成活率低、重復性差，難以支撐后續基因編輯與育種研究的開展，長期制約著基因編輯技術在該領域的應用。
期刊部分原文摘要
4. 技術突破：高精度顯微操作系統保障核心環節
材料與方法
4.1. 羅氏沼蝦飼養、交配及胚胎采集
4.2. 羅氏沼蝦胚胎發育分期
4.3. CRISPR/Cas9組件的設計與準備：MrPAX6和MrIAG編碼序列
4.4. 胚胎顯微注射與培養
微注射使用數字氣壓微注射器（DMP-400）進行。注射針的制備使用了玻璃毛細管（外徑1.0毫米，內徑0.5毫米）。針頭使用可編程水平微量移液器拉拔器（HL-1000）拉出，隨后用微磨機（PG-22C）拋光，獲得約1微米、2微米或3微米的針頭開口。
羅氏沼蝦胚胎微注射針尖直徑優化
（A）使用1微米針頭進行微注射的示意圖。紅色箭頭表示注射溶液在胚胎內擴散。
（B） 注射后24小時內使用不同針頭口徑（1 μm、2 μm和3 μm）的胚胎存活率。每次治療包含三次重復，每組約180個胚胎。
（C）使用2微米針尖進行注射效果。
（D） 使用1微米針尖注射結果。
4.5. DNA提取、PCR擴增與測序分析
4.6. 表型觀察與數據分析
對于MrPAX6編輯胚胎，使用ImageJ軟件在8 dpf下評估眼部色素沉著，以量化眼斑面積。對于MrIAG編輯的胚胎，死亡率和發育進展每日記錄直到孵化，編輯效率通過上述測序分析確定。
CRISPR/Cas9介導的MrPAX6靶向誘變及導致的羅氏沼蝦胚胎眼色素表型
CRISPR/Cas9介導的羅氏沼蝦胚胎中針對MrIAG的靶向編輯
5. 基因編輯效率驗證與種質培育成果
在該技術體系支撐下，研究團隊以眼發育關鍵基因MrPAX6和雄性分化核心基因?MrIAG為靶點，基因編輯效率分別達46.9%和84%。
依托該技術體系，研究團隊已陸續攻克基因編輯羅氏沼蝦幼體培養以及向苗種階段穩定育成的關鍵技術，已獲得了MrIAG基因編輯突變體存活個體2尾和不同基因編輯的幼體、仔蝦近百尾，這為后續獲得全雄等基因編輯新種質提供了重要材料。
基于該體系，可進一步開展短螯、快速生長、抗病等重要經濟性狀相關基因的精準編輯，為后續構建可遺傳的羅氏沼蝦基因編輯新品系奠定基礎。
6. 水平拉制儀HL-1000、磨針儀PG-22C產品介紹
水平拉制儀 HL-1000
水平拉制儀具有編制不同拉動程序的能力,可以方便地在一個儀器上拉制各種類型的玻璃微電極。
HL-1000產品渲染圖
經HL-1000拉制的毛細玻璃針尖效果圖
產品優勢
1.拉制參數的編輯采用彩色觸摸屏。
2.只需選擇列表中推薦程序即可拉制所需的玻璃微電極，為您節省了大量的摸索時間。
3.拷貝與粘貼功能可使寫好的程序非常容易地復制。
4.程序電流上限限制功能可防止鉑銥片由于溫度過高而被損壞。
5.自檢功能可以自動檢測拉制儀是否處于正常工作狀態。
6.獨立空氣供應,配有過濾系統和濕度控制室。
7.優化了拉制速度檢測電路,保證了最大可能的敏感度和重復性。
8.可穩定控制拉制的玻璃微電極直徑小于0.1微米。每次拉制兩個對稱的玻璃微電極。
9.記憶存儲多達1000個程序。
10.兩種冷卻模式：時間和延遲。
磨針儀 PG-22C
PG-22C產品渲染圖
經PG-22C精磨的毛細玻璃管針尖效果圖
產品優勢
1.精鋼磨砂盤，耐用，使用壽命長。
2.LED燈亮度范圍廣。
3.三種持針器可選，研磨規格多樣。
4.磨盤滴水裝置，有效防止打磨過程中，碎屑的堆積和電極尖端的堵塞。
5.持針器配備可調量角器，用于精密調整打磨角度。
湘湖實驗室此項研究的突破，根植于科研團隊的潛心攻關，也得益于專業儀器設備的有效支撐。
聯啟未來作為水平拉制儀HL-1000、磨針儀PG-22C研發、生產、銷售、服務的企事業單位，很榮幸能為國內水產種業基礎研究提供儀器保障。
我們期待與更多科研機構合作，提供高精度、高品質的實驗儀器，共同推動生命科學領域的技術創新。
原文鏈接：動物 2026,16（1），13;https://doi.org/10.3390/ani16010013
湘湖要聞：https://www.xhlab.ac.cn/xhdt/xhyw/202512/t20251229_1245.html
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