發(fā)布時(shí)間：2024-01-17
2024年01月16日00時(shí)，《Nature Communications》期刊在線(xiàn)發(fā)表題為《Reprogramming mechanism dissection and trophoblast replacement application in monkey somatic cell nuclear transfer》（重編程機制解析及滋養層置換在猴體細胞核移植中的應用）的研究論文。該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺孫強研究團隊、劉真研究組和中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陸發(fā)隆研究組合作完成。該研究在國際上首次成功利用體細胞核移植技術(shù)得到健康存活的恒河猴，為理解靈長(cháng)類(lèi)體細胞核移植重編程過(guò)程和推動(dòng)構建精準遺傳修飾的恒河猴模型奠定了基礎。
獼猴屬的恒河猴和食蟹猴是生物醫學(xué)研究中使用最為廣泛的兩種非人靈長(cháng)類(lèi)實(shí)驗動(dòng)物物種。腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺團隊在2018年首次報道利用體細胞核移植技術(shù)得到健康存活的食蟹猴。但當團隊利用同樣的方法進(jìn)行恒河猴體細胞克隆時(shí)卻遇到了困難。系統分析結果表明，多數的克隆猴胚胎都在孕早期終止了發(fā)育。為了得到健康存活的克隆恒河猴，孫強、陸發(fā)隆、劉真三個(gè)團隊通力協(xié)作。通過(guò)使用恒河猴與食蟹猴雜交體細胞為體細胞核供體，對克隆胚胎的表觀(guān)遺傳重編程狀況進(jìn)行解析，發(fā)現父母本等位基因差異DNA甲基化異常，尤其是多個(gè)印記基因位點(diǎn)親本特異差異DNA甲基化的丟失，可能是潛在的克隆猴胚胎發(fā)育障礙之一。而基因印記的丟失導致印記基因表達異常，可能是流產(chǎn)克隆猴胚胎的胎盤(pán)發(fā)育異常的潛在原因。
為解決克隆猴胚胎胎盤(pán)發(fā)育異常的問(wèn)題，團隊建立了囊胚期的滋養層細胞（trophoblast, 也稱(chēng)為trophectoderm, TE：胚胎中未來(lái)將發(fā)育成胎盤(pán)組織的細胞）置換技術(shù)。即將受精卵來(lái)源囊胚的內細胞團（Inner cell mass，ICM：胚胎中未來(lái)將發(fā)育為個(gè)體的細胞）去除得到一個(gè)沒(méi)有ICM的空TE，然后在將來(lái)自核移植胚胎的ICM注入這個(gè)TE空腔后得到重構胚胎（TE置換胚胎）。
在該研究中團隊以恒河猴的胎猴成纖維細胞為核供體進(jìn)行體細胞移植后再進(jìn)行TE置換，并將11枚TE置換胚胎移植到7個(gè)同步發(fā)情受體恒河猴后得到2只懷孕個(gè)體，3個(gè)胎兒（其中一只為雙胎懷孕）。懷孕雙胎的受體在孕中晚期時(shí)流產(chǎn)，懷孕單胎的受體成功誕下一只健康存活的克隆恒河猴。經(jīng)基因組微衛星、線(xiàn)粒體DNA和X染色體分析等鑒定技術(shù)證明該恒河猴來(lái)自核移植的供體體細胞。上述結果表明團隊利用TE置換技術(shù)解決克隆胚胎胎盤(pán)發(fā)育異常問(wèn)題成功獲得了健康存活的克隆恒河猴。
圖1克隆恒河猴近照
該研究嚴格遵守生物倫理規范，所有動(dòng)物實(shí)驗均經(jīng)過(guò)腦智卓越中心倫理委員會(huì )審核。中國科學(xué)院腦智卓越中心孫強研究員、劉真研究員和中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陸發(fā)隆研究員為該論文共同通訊作者。中國科學(xué)院腦智卓越中心博士研究生廖兆蒂和孫詩(shī)羽及中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張吉祥為該論文共同第一作者。該研究得到了腦智卓越中心蒲慕明院士的大力支持。該研究還得到了腦智卓越中心非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺獸醫和光學(xué)成像平臺的技術(shù)支撐。該研究獲得了基金委、科技部、中國科學(xué)院和上海市的資助。
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