ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC gRNA TRONG CHỈNH SỬA GEN MYOSTATIN Ở PHÔI BÒ H’MÔNG BẰNG ĐIỆN XUNG CRISPR/CAS9

Ngày nhận bài: 07-04-2026

Ngày duyệt đăng: 11-08-2026

Ngày xuất bản: 26-10-2026

Lượt xem

6

Download

3

Chuyên mục:

CHĂN NUÔI – THÚ Y – THỦY SẢN

Cách trích dẫn:

Trường, N., Thành, N., Dũng, B., Thanh, N., Nam, N., & Lành, Đỗ. (2026). ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC gRNA TRONG CHỈNH SỬA GEN MYOSTATIN Ở PHÔI BÒ H’MÔNG BẰNG ĐIỆN XUNG CRISPR/CAS9. Tạp Chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 24(đặc biệt 1), 62–71. https://doi.org/10.31817/tckhnnvn.2026.24.SP01.07

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC gRNA TRONG CHỈNH SỬA GEN MYOSTATIN Ở PHÔI BÒ H’MÔNG BẰNG ĐIỆN XUNG CRISPR/CAS9

Nguyễn Đức Trường 1 , Nguyễn Văn Thành 1 , Bùi Văn Dũng 1 , Nguyễn Văn Thanh 2 , Nguyễn Hoài Nam 1 , Đỗ Thị Kim Lành (*) 1

  • Tác giả liên hệ: [email protected]
  • 1 Khoa Thú y, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
  • 2 Viện Công nghệ sinh học, Đại học Lâm nghiệp
  • Từ khóa

    Myostatin (MSTN), chỉnh sửa gen, CRISPR/Cas9, phôi bò, xung điện

    Tóm tắt


    Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá và sàng lọc các RNA dẫn đường (gRNA) nhắm mục tiêu gen myostatin (MSTN) phục vụ chỉnh sửa gen ở phôi bò bằng công nghệ CRISPR/Cas9. Hợp tử sau thụ tinh trong ống nghiệm được điện xung với phức hợp ribonucleoprotein (RNP) gồm Cas9 và các gRNA đơn lẻ (gRNA#2, gRNA#4, gRNA#8) hoặc phối hợp hai gRNA (gRNA#8&2, gRNA#8&4). Hiệu quả chỉnh sửa được đánh giá thông qua tỷ lệ phân chia, tỷ lệ hình thành phôi nang và phân tích giải trình tự gen đích MSTN ở phôi nang nhằm xác định tỷ lệ đột biến và tỷ lệ đột biến hai alen. Kết quả cho thấy tỷ lệ phân chia dao động từ 66,5% đến 77,1%, trong đó nhóm gRNA#8&4 có tỷ lệ phân chia thấp hơn có ý nghĩa so với gRNA#2 và gRNA#4 (P <0,05). Tỷ lệ hình thành phôi nang khác biệt rõ rệt giữa các nhóm, cao nhất ở gRNA#4 (36,8%) và thấp nhất ở gRNA#8 (18,1%). Phân tích giải trình tự cho thấy gRNA#4 đạt tỷ lệ đột biến cao nhất (52,2%) và tỷ lệ đột biến hai alen cao nhất (33,3%), trong khi các nhóm phối hợp hai gRNA có hiệu quả chỉnh sửa và tỷ lệ đột biến hai alen thấp. Kết luận, phương pháp điện xung CRISPR/Cas9 dạng RNP trên phôi IVF là khả thi để tạo phôi bò chỉnh sửa gen MSTN, trong đó gRNA#4 là ứng viên tối ưu cho các nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo.

    Tài liệu tham khảo

    Aiello D., Patel K. & Lasagna E. (2018). The myostatin gene: An overview of mechanisms of action and its relevance to livestock animals. Animal Genetics. 49(6): 505-519.

    Booth P.J., Tan S., Reipurth R., Holm P. & Callesen H. (2001). Simplification of bovine somatic cell nuclear transfer by application of a zona-free manipulation technique. Cloning and Stem Cells. 3(3): 139-150.

    Bosch P., Hodges C.A. & Stice S.L. (2004). Generation of transgenic livestock by somatic cell nuclear transfer. Biotecnología Aplicada. 21(3): 128-136.

    Brinkman E.K., Chen T., Amendola M. & van Steensel B. (2014). Easy quantitative assessment of genome editing by sequence trace decomposition. Nucleic Acids Research. 42(22): e168. https://doi.org/10.1093/nar/gku936.

    Brophy B., Smolenski G., Wheeler T., Wells D., L'Huillier P. & Laible G. (2003). Cloned transgenic cattle produce milk with higher levels of β-casein and -casein. Nature Biotechnology. 21(2): 157-162.

    Camargo L.S.A., Owen J.R., Van Eenennaam A.L. & Ross P.J. (2020). Efficient one-step knockout by electroporation of ribonucleoproteins into zona-intact bovine embryos. Frontiers in Genetics. 11: 570069. doi.org/10.3389/fgene.2020.570069.

    Chen S., Lee B., Lee A.Y.F., Modzelewski A.J. & He L. (2016). Highly efficient mouse genome editing by CRISPR ribonucleoprotein electroporation of zygotes. Journal of Biological Chemistry. 291(28): 14457-14467. doi.org/10.1074/jbc.M116.733154.

    Cong L., Ran F.A., Cox D., Lin S., Barretto R., Habib N., Hsu P.D., Wu X., Jiang W., Marraffini L.A. & Zhang F. (2013). Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems. Science. 339(6121): 819-823.

    Crispo M., Mulet A.P., Tesson L., Barrera N., Cuadro F., dos Santos-Neto P.C., Nguyen T.H., Crénéguy A., Brusselle L., Anegon I. & Menchaca A. (2015). Efficient generation of myostatin knock-out sheep using CRISPR/Cas9 technology and microinjection into zygotes. PLoS ONE. 10(8): e0136690. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136690

    Đỗ Thị Kim Lành, Nguyễn Thị Ngọc Anh, Hoàng Thị Kim Chi, Nguyễn Thị Hồng Nhung, Nguyễn Bá Trường, Sử Thanh Long & Nguyễn Văn Thành. (2021). Nghiên cứu nâng cao hiệu quả tạo phôi bò bằng thụ tinh trong ống nghiệm. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 19(1): 25-32.

    Doench J.G., Fusi N., Sullender M., Hegde M., Vaimberg E.W., Donovan K.F., Smith I., Tothova Z., Wilen C., Orchard R., Virgin H.W., Listgarten J. & Root D.E. (2016). Optimized sgRNA design to maximize activity and minimize off-target effects of CRISPR-Cas9. Nature Biotechnology. 34(2): 184-191. https://doi.org/10.1038/nbt.3437

    Fischer K., Rieblinger B., Hein R., Sfriso R., Zuber J., Fischer A., Klinger B., Liang W., Flisikowski K., Kurome M., Zakhartchenko V., Kessler B., Wolf E., Rieben R., Schwinzer R., Kind A. & Schnieke A. (2020). Viable pigs after simultaneous inactivation of porcine MHC class I and three xenoreactive antigen genes GGTA1, CMAH and B4GALNT2. Xenotransplantation. 27(1): e12560. https://doi.org/10.1111/xen.12560

    Gim G.M., Eom K.H., Kwon D.H., Jung D.J., Kim D.H., Yi J.K., Ha J.J., Lee J.H., Lee S.B., Son W.J., Yum S.Y., Lee W.W. & Jang G. (2023). Generation of double knockout cattle via CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein (RNP) electroporation. Journal of Animal Science and Biotechnology. 14(1): 103. doi.org/10.1186/s40104-023-00902-8

    Grobet L., Royo Martin L.J., Poncelet D., Pirottin D., Brouwers B., Riquet J., Schoeberlein A., Dunner S., Ménissier F., Massabanda J., Fries R., Hanset R. & Georges M. (1997). A deletion in the bovine myostatin gene causes the double-muscled phenotype in cattle. Nature Genetics. 17(1): 71-74. https://doi.org/10.1038/ng0997-71.

    Hashimoto M., Yamashita Y. & Takemoto T. (2016). Electroporation of Cas9 protein/sgRNA into early pronuclear zygotes generates non-mosaic mutants in the mouse. Developmental Biology. 418(1): 1-9. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2016.07.017

    Hirata M., Tanihara F., Wittayarat M., Hirano T., Nguyen N.T., Le Q.A., Namula Z., Nii M. & Otoi T. (2019). Genome mutation after introduction of the gene editing by electroporation of Cas9 protein (GEEP) system in matured oocytes and putative zygotes. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal. 55(4): 237-242. https://doi.org/10.1007/s11626-019-00338-3

    Hsu P.D., Scott D.A., Weinstein J.A., Ran F.A., Konermann S., Agarwala V., Li Y., Fine E. J., Wu X., Shalem O., Cradick T.J., Marraffini L.A., Bao G. & Zhang F. (2013). DNA targeting specificity of RNA-guided Cas9 nucleases. Nature Biotechnology. 31(9): 827-832. https://doi.org/10.1038/nbt.2647

    Isobe T., Ikebata Y., Do L.T.K., Tanihara F., Taniguchi M. & Otoi T. (2015). Sericin effect on single-embryo culture. Animal Science Journal. 86: 661-665. https://doi.org/10.1111/asj.12341

    Jinek M., Chylinski K., Fonfara I., Hauer M., Doudna J.A. & Charpentier E. (2012). A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 337(6096): 816-821. https://doi.org/10.1126/science.1225829

    Kambadur R., Sharma M., Smith T.P. & Bass J.J. (1997). Mutations in myostatin (GDF8) in double-muscled Belgian Blue and Piedmontese cattle. Genome Research. 7(9): 910-916. https://doi.org/10.1101/gr.7.9.910

    Le Q.A., Tanihara F., Wittayarat M., Namula Z., Sato Y., Lin Q., Takebayashi K., Hirata M. & Otoi T. (2021). Comparison of the effects of introducing the CRISPR/Cas9 system by microinjection and electroporation into porcine embryos at different stages. BMC Research Notes. 14: 7. https://doi.org/10.1186/s13104-020-05412-8

    Lin J.C. & Van Eenennaam A.L. (2021). Electroporation-mediated genome editing of livestock zygotes. Frontiers in Genetics. 12: 648482. doi.org/10.3389/fgene.2021.648482

    Mali P., Yang L., Esvelt K.M., Aach J., Guell M., DiCarlo J. E., Norville J.E. & Church G.M. (2013). RNA-guided human genome engineering via Cas9. Science. 339(6121): 823-826. https://doi.org/10.1126/science.1232033

    McPherron A.C. & Lee S.J. (1997). Double muscling in cattle due to mutations in the myostatin gene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United STates of America. 94(23): 12457-12461. doi.org/10.1073/pnas.94.23.12457

    McPherron A.C., Lawler A.M. & Lee S.J. (1997). Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-β superfamily member. Nature. 387(6628): 83-90. doi.org/10.1038/387083a0

    Miao D., Giassetti M.I., Ciccarelli M., Lopez-Biladeau B. & Oatley J.M. (2019). Simplified pipelines for genetic engineering of mammalian embryos by CRISPR-Cas9 electroporation. Biology of Reproduction. 101(1): 177-187. https://doi.org/10.1093/biolre/ioz075

    Miskel D., Poirier M., Beunink L., Rings F., Held E., Tholen E., Tesfaye D., Schellander K., Salilew-Wondim D., Blaschka C., Große-Brinkhaus C., Brenig B. & Hoelker M. (2022). The cell cycle stage of bovine zygotes electroporated with CRISPR/Cas9-RNP affects frequency of loss-of-heterozygosity editing events. Scientific Reports. 12: 10793. doi.org/10.1038/s41598-022-14699-5

    Navarro-Serna S., Vilarino M., Park I., Gadea J. & Ross P.J. (2020). Livestock gene editing by one-step embryo manipulation. Journal of Equine Veterinary Science. 89: 103025. https://doi.org/10.1016/j.jevs.2020.103025

    Nishio K., Tanihara F., Nguyen T.-V., Kunihara T., Nii M., Hirata M., Takemoto T. & Otoi T. (2018). Effects of voltage strength during electroporation on the development and quality of in vitro-produced porcine embryos. Reproduction in Domestic Animals. 53(2): 313-318. https://doi.org/10.1111/rda.13106

    Proudfoot C., McFarlane G., Whitelaw B. & Lillico S. (2020). Livestock breeding for the twenty-first century: The promise of the editing revolution. Frontiers of Agricultural Science and Engineering. https://doi.org/10.15302/J-FASE-2019304

    Ryu J., Prather R.S. & Lee K. (2018). Use of gene-editing technology to introduce targeted modifications in pigs. Journal of Animal Science and Biotechnology. 9: 5. https://doi.org/10.1186/s40104-017-0228-7

    Tanihara F., Takemoto T., Kitagawa E., Rao S., Do L.T.K., Onishi A., Yamashita Y., Kosugi C., Suzuki H., Sembon S., Suzuki S., Nakai M., Hashimoto M., Yasue A., Matsuhisa M., Noji S., Fujimura T., Fuchimoto D.-I. & Otoi T. (2016). Somatic cell reprogramming-free generation of genetically modified pigs. Science Advances. 2(9): e1600803. https://doi.org/10.1126/sciadv.1600803

    Tanihara F., Hirata M., Nguyen N.T., Le Q.A., Hirano T. & Otoi T. (2019). Effects of concentration of CRISPR/Cas9 components on genetic mosaicism in cytoplasmic microinjected porcine embryos. Journal of Reproduction and Development. 65(3): 209-214. https://doi.org/10.1262/jrd.2018-116

    Tanihara F., Hirata M., Nguyen N. T., Le Q. A., Hirano T., Takemoto T., Nakai M., Fuchimoto D.-I. & Otoi T. (2018). Generation of a TP53-modified porcine cancer model by CRISPR/Cas9-mediated gene modification in porcine zygotes via electroporation. PLoS ONE. 13(10): e0206360. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206360

    Tsai S.Q., Zheng Z., Nguyen N. T., Liebers M., Topkar V.V., Thapar V., Wyvekens N., Khayter C., Iafrate A.J., Le L.P., Aryee M.J. & Joung J.K. (2015). GUIDE-seq enables genome-wide profiling of off-target cleavage by CRISPR-Cas nucleases. Nature Biotechnology. 33(2): 187-197. https://doi.org/10.1038/nbt.3117

    Tycko J., Myer V.E. & Hsu P.D. (2016). Methods for optimizing CRISPR-Cas9 genome editing specificity. Molecular Cell. 63(3): 355-370. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2016.07.004

    Wang X. & Petersen B. (2022). More abundant and healthier meat: Will the MSTN editing epitome empower the commercialization of gene editing in livestock? Science China Life Sciences. 65(2): 448-450. doi.org/10.1007/s11427-021-1980-4

    Xu K., Han C.X., Zhou H., Ding J.M., Xu Z., Yang L.Y., He C., Akinyemi F., Zheng Y.M., Qin C., Luo H.X. & Meng H. (2020). Effective MSTN gene knockout by AdV-delivered CRISPR/Cas9 in postnatal chick leg muscle. International Journal of Molecular Sciences. 21(7): 2584. https://doi.org/10.3390/ijms21072584

    Xue W., Chen S., Yin H., Tammela T., Papagiannakopoulos T., Joshi N.S., Cai W., Yang G., Bronson R., Crowley D.G., Zhang F., Anderson D.G., Sharp P.A. & Jacks T. (2014). CRISPR-mediated direct mutation of cancer genes in the mouse liver. Nature. 514(7522): 380-384. https://doi.org/10.1038/nature13589

    Zheng J., Liu S., Jiang W., Li F., Chi M., Cheng S. & Liu Y. (2024). CRISPR/Cas9-mediated mutation of Mstn confers growth performance in Culter alburnus juveniles. Aquaculture and Fisheries. 9(6): 900-907. doi.org/10.1016/j.aaf.2023.04.008.