牛冬

牛冬

浙江大学动物科学学院

牛冬,博士,浙江大学副教授,研究领域为动物遗传繁育。1999年浙江大学硕士毕业,并同年留校任教。2004年6月取得浙江大学博士学位。2001年在日本东京农工大学田谷一善教授领导的家畜生理实验室从事繁殖调控激素有关的研究。2003年在美国爱荷华州立大学著名的Rothschild教授(猪雌激素受体基因发现者)的实验室进行猪肌肉发育调控机理方面的研究。2004至2006两年间在美国加州州立大学洛杉矶分校LaPolt教授领导的繁殖内分泌学实验室进行博士后研究,从事卵泡发育的信号转导途径研究。2014至2017年在哈佛医学院遗传系著名遗传学家George Church教授实验室从事异种器官移植供体猪的基因编辑研究。主持完成国家及省部级研究课题共12项,发表论文64篇,其中包括以第一作者及共同第一作者在《Science》上发表论文2篇,授权专利4项。

演讲报告题目摘要:

用于异种器官移植的内源逆转录病毒(PERV)灭活猪的研发
众所周知,在器官衰竭治疗中,可用于移植的器官短缺是目前医疗中所面临的最大障碍。猪的器官与体型大小是和人类最接近的,因此猪可成为异种器官移植的潜在供体。然而,在猪基因组中广泛存在的内源逆转录病毒(porcine endogenous retroviruses,PERVs)可能在异种器官移植中感染人体,造成潜在的病毒威胁。我们首先确定了一种猪肾脏表皮细胞系(PK15)中PERVs的拷贝数为62个,并采用CRISPR/Cas9技术,从整个基因组中同时灭活了PERVs的所有62个拷贝;然后检测了PERVs从猪细胞到人细胞的转染,与未编辑的猪细胞相比,被编辑细胞的PERVs转染效率下降到了现有检测手段检测不到的水平,而未编辑猪细胞的PERVs转染效率非常显著,表明PERVs从猪细胞到人细胞的转染风险基本被消除。接下来,我们进一步发现被野生型猪细胞PERVs感染的人细胞能把PERVs传递给新的人细胞,说明PERVs可以从野生型猪细胞传染给人细胞,同时人细胞中也可以传递该病毒,这就进一步加强了在异种器官移植中需要灭活PERVs的必要性。为了研发PERVs灭活的猪,我们尝试在原代成纤维细胞系中灭活PERVs。我们首先确定了原代成纤维细胞中PERVs的拷贝数为25,然后使用CRISPR/cas9和经过各种筛选后选出的提高细胞存活力的药物得到了PERVs 25个拷贝全部灭活的成纤维细胞系,并用该细胞系进行核移植得到了PERVs全部灭活的克隆猪。经检测,从刚出生至目前已一年的所有PERVs灭活猪均没有PERVs的重新感染。该批PERVs灭活猪是世界上首次报道的可用于异种器官移植的安全供体猪,在该猪的基础上我们正在进行下一轮的免疫相关基因编辑,最终提供可用于人类移植的异种器官。

研究方向:

研究领域为动物遗传育种与繁殖
主要进行四个方面的研究:
(1)用于异种器官移植的供体猪的基因编辑及功能分析研究,通过编辑猪内源病毒、免疫排斥及凝血相关基因,生产出适宜进行异种器官移植的供体猪。
(2)抗病育种研究,利用CRISPR/cas9技术改造病毒受体基因及其他策略等研发抗主要流行性传染病的新猪种。
(3)肌抑素影响肌肉发育的调控机理研究,通过构建抗肌抑素单链抗体来阻断肌抑素的生理功能,进而研究其对肌肉发育的调控机制、对动物产肉性能的影响及对肌肉萎缩模型动物的治疗效果,并研究了肌抑素对巨噬细胞细胞因子分泌的调控及其信号通路;
(4)脂肪代谢调控机理的研究,寻找影响脂肪含量及脂肪酸组成的候选基因,并研究这些基因对脂肪代谢的调控机理。

学习和工作经历:

2017.03-至今:浙江大学动物科学学院,副教授,从事猪的抗病育种、肌肉发育和脂肪代谢调控机理研究。
2014.12~2017.02: 哈佛医学院遗传系,访问科学家。在著名遗传学家George Church教授的实验室从事与异种器官移植有关的猪细胞系基因编辑工作,敲除了猪内源逆转录病毒的62个拷贝,该研究成果发表在《Science》上,本人为共同第一作者。2017年,研发出世界首例灭活内源逆转录病毒的克隆猪,该研究成果再次发表在《Science》上,本人为领头第一作者。
2006.12~至今:浙江大学动物科学学院,动物遗传育种与繁殖教研组,副教授。从事抗病育种研究及肌肉发育和脂肪代谢调节机理研究。
2004.09~2006.09: 美国加州州立大学洛杉矶分校,繁殖内分泌实验室,博士后。在繁殖内分泌学家LaPolt教授的实验室从事cGMP在卵巢中的信号转导途径研究。
1999.08~2004.09: 浙江大学动物科学学院,动物遗传育种与繁殖教研组,助理教授。从事性腺肽类激素在鸡卵巢中的局部调节机理研究。
2004.01~2004.04: 爱荷华州立大学,猪分子遗传学实验室,访问学者。在著名的Rothschild教授(猪雌激素受体基因发现者)的实验室进行猪肌肉发育相关基因的筛选研究。
2001.06~2001.09: 日本东京农工大学,访问学者。在著名生殖内分泌学家田谷一善教授的兽医生理学实验室进行合作研究,从事抑制素功能及调节机理方面的研究工作。
1998.11~1999.03: 中国科学研究院昆明动物研究所,交流研究生,在张亚平院士的细胞与分子进化实验室从事中国地方鸡种遗传多样性研究。
1997.09~1998.10: 浙江大学农业生物技术国家重点实验室,交流研究生,在著名遗传学家李德葆教授的实验室从事中国地方鸡种遗传多样性的研究。
1993.08~1996.08: 河南省新乡市755中学,中学教师,教授生物课程。

近期发表论文:

1. Niu D, Wei HJ, Lin L, George H, Wang T, Lee IH, Zhao HY, Wang Y, Kan Y, Shrock E, Lesha E, Wang G, Luo Y, Qing Y, Jiao D, Zhao H, Zhou X, Wang S, Wei H, Güell M, Church GM, Yang L. Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9. Science. 2017 Sep 22;357(6357):1303-1307.
2. Güell M#, Niu D#, Kan Y#, George H, Wang T, Lee IH, Wang G, Church G, Yang L*. PERV inactivation is necessary to guarantee absence of pig-to-patient PERVs transmission in xenotransplantation. Xenotransplantation. 2017 Nov;24(6).
3. Yuan T, Sun Z, Zhao W, Wang T, Zhang J, Niu D*. Phoenixin: a newly discovered peptide with multi-functions. Protein Pept Lett. 2017 Feb 7; 24(6):472-475.
4. He J, Tian Y, Zhao Y, Liu Y, Tao Z, Li G, Niu D, Lu L, Lu Y. MiR-144 affects fatty acid composition by regulating ELOVL6 expression in duck hepatocytes. Cell Biol Int. 2017 Jun;41(6):691-696.
5. Du X, Liu Y, Lu L, Wang W, Zeng T, Tian Y, Xu X, Shen J, Niu D*, Lu Y. Effects of dietary fats on egg quality and lipid parameters in serum and yolks of Shan Partridge Duck. Poult Sci. 2017 May 1;96(5):1184-1190.
6. He J, Wang W, Lu L, Tian Y, Niu D, Ren J, Dong L, Sun S, Zhao Y, Chen L, Shen J, Li X. Analysis of miRNAs and their target genes associated with lipid metabolism in duck liver. Sci Rep. 2016 Jun 8;6:27418.
7. Yang L#, Güell M#, Niu D#, George H#, Lesha E, Grishin D, Aach J, Shrock E, Xu W, Poci J, Cortazio R, Wilkinson RA, Fishman JA, Church G*. Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs). Science. 2015 Nov 27; 350(6264):1101-4.
8. Bingbing Wu, Taoyan Yuan, Ruili Qi, Jun He, Imran R. Rajput, Weifen Li, Yan Fu, Dong Niu*. Construction, expression and characterization of a single chain variable fragment antibody against human myostatin. Protein Pept Lett.  2014; 21(1): 45-51.
9. Dong Niu, Qinfang Shen, Junli Zhu, Jiangmei Liu, Jiajie Yuan, Shuang Tan, Xuping Yu. Construction and application of the vectors to identify genes encoding exported proteins. Mol Biol Rep. 2013 Oct; 40(10):5907-12.
10. Jun He, Yong Tian, Jinjun Li, Junda Shen, Zhengrong Tao, Yan Fu, Dong Niu*, Lizhi Lu*. Expression pattern of L-FABP gene in different tissues and its regulation of fat metabolism-related genes in duck. Mol Biol Rep, 2013 Jan;40(1):189-95.
11. Jun He, Jiucheng Chen, Lizhi Lu, Yong Tian, Zhengrong Tao, Deqian Wang, Jinjun Li, Guoqin Li, Junda Shen, Yan Fu, Dong Niu*. A novel SNP of liver-type fatty acid-binding protein gene in duck and its associations with the intramuscular fat. Mol Biol Rep, 2012 Feb; 39(2):1073-1077.
12. Jun He, Yong Tian, Jinjun Li, Junda Shen, Zhengrong Tao, Yan Fu, Dong Niu*, Lizhi Lu*. Expression pattern of adipocyte fatty acid-binding protein gene in different tissues and its regulation of genes related to adipocyte differentiation in duck. Poult Sci. 2012 Sep; 91(9):2270-2274.
13. Bingbing Wu, Ruili Qi, Bin Li, Taoyan Yuan, Heshan Liu, Jun He, Zhiwei Lin, Weifen Li, Yan Fu, Dong Niu*. Effect of active immunization against a recombinant mouse granulocyte-macrophage colony-stimulating factor / somatostatin fusion protein on the growth of mice. Mol Biol Rep, 2012 Jun; 39(6):6773-6779.
14. Bingbing Wu, Taoyan Yuan, Ruili Qi, Jun He, Yan Fu, Dong Niu, Weifen Li*. Effect of immunization with a recombinant cholera toxin B subunit/somatostatin fusion protein on immune response and growth hormone levels in mice. Biotechnol Lett. 2012 Dec; 34(12): 2199-2203.
15. Zhiguo Li, Fang Liu, Wenfeng Li, Shaowu Zhang, Dong Niu, Haisheng Xu,Qihua Hong, Shenglu Chen & Songkun Su. Differential transcriptome profiles of heads from foragers: comparison between Apis mellifera ligustica and Apis cerana cerana. Apidologie, 2012 Sep; 43(5): 487-500.