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利用模式动物模拟复杂疾病在疾病发病机制研究和治疗中具有重要价值，然而其复杂的遗传基础和发病机制给疾病模型制备带来了巨大挑战。大鼠作为生物医学中广泛使用的动物模型，其在遗传、生理和行为等多方面都比小鼠更接近人类，而且其体型更大容易操作，但是大鼠的基因修饰技术仍远远落后于小鼠。为了更好的利用大鼠进行疾病模拟，我们探索并建立了快速实现大鼠多基因修饰的新方法和新技术：一方面，基于胚胎干细胞介导的基因敲除技术，我们建立了大鼠孤雄单倍体胚胎干细胞这一新型干细胞系，证实其兼具多能性和单倍性，能够获得大规模基因突变细胞库用于功能基因筛选；并能够种系嵌合形成配子，也可以替代精子通过卵胞质注射产生健康可育的后代。基于这些特征我们可以通过种系嵌合或"精子替代"两种途径获得转基因大鼠，从而为基因功能研究提供了重要平台，为快速制备基因修饰动物模型提供了新的途径；另一方面，我们建立通过体外合成Cas9 mRNA和sgRNA并将其进行卵胞质注射获得基因敲除大鼠的方法，并证实利用CRISPR/Cas技术可以高效、快速建立多基因同步敲除大鼠，为多基因介导的复杂疾病模拟奠定基础。我们的研究有助于推动大鼠疾病模型的开发和应用，也为通过基因修饰利用其它模式动物进行疾病模拟和治疗提供了基础。