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《細胞》發布中國科學家新突破:首只胚胎干細胞系“嵌合猴”誕生
·這項研究不僅對理解包括人類在內的靈長類動物的原始多能性有意義,而且對基因工程和物種保護也有實際意義。具體來說,這項工作可以幫助我們制作更精確的猴子模型,用于神經系統疾病以及其他生物醫學研究
首只胚胎干細胞系活產“嵌合猴”。研究團隊供圖
中國研究人員首次公布了一只活產“嵌合猴”研究的具體細節。
這只“嵌合猴”由同一種猴子的兩個基因的不同胚胎細胞組成。據介紹,該技術此前已在大鼠和小鼠身上實現,但迄今為止還未在其他物種,包括非人類靈長類動物身上實現,此次成功當屬首例。
研究由中國科學院和華大基因研究所合作完成,相關論文已于11月10日刊登在細胞出版社(Cell Press)旗下期刊——《細胞》(Cell)雜志上。
在11月7日舉行的發布會上,論文通訊作者、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)研究員劉真介紹:“我們在兩年半前得到了這只活產的嵌合猴,這只嵌合猴在活產后存活了10天。在目前階段,我們的成功率仍然有限,在12個胚胎當中,我們只得到了2只嵌合猴,不過猴子在自然狀態下的生產成功率為70%,體外受精的情況下為40%,所以我想我們接近20%的成功率也不算太壞。”
“培育出活產嵌合猴是我們長期追求的一個目標。”劉真說,“這項研究不僅對理解包括人類在內的靈長類動物的原始多能性有意義,而且對基因工程和物種保護也有實際意義。具體來說,這項工作可以幫助我們制作更精確的猴子模型,用于神經系統疾病以及其他生物醫學研究。”
該研究使用的食蟹猴,也被稱為長尾獼猴,是一種生物醫學研究常用的靈長類動物。據介紹,研究人員首先利用7天大的囊胚胚胎細胞建立了9個干細胞系。然后,他們將這些細胞系置于培養環境中,以增強其分化成不同細胞類型的能力,此外,研究人員對這些細胞進行了多種測試,以確認它們是多能性的——有能力分化成活體動物所需的所有細胞類型。同時,這些干細胞被標記上綠色熒光蛋白,便于研究人員確認:在發育和存活的動物中,哪些組織是從干細胞中生長出的。
接著,研究人員選擇了一個特定的干細胞子集注射到早期的猴子桑葚期胚胎(4-5天的胚胎)中,這些胚胎又被植入雌猴體內,最終有12只雌猴懷孕,6只活產。
分析證實,一只活產的猴子和一個流產胚胎是嵌合的,它們全身都含有從上述干細胞中生長出來的細胞,且兩只都是雄性。
研究人員使用綠色熒光蛋白標簽和基因測序等手段,確定了含有注射干細胞來源細胞,以及在不同器官中存在干細胞來源的組織。結果顯示,含有干細胞來源細胞的組織類型包括大腦、心臟、腎臟、肝臟和胃腸道。在活體猴子中,干細胞在不同組織類型中的貢獻從21%到92%不等,相比之下,流產胚胎的這一數字較低。結果還顯示,在睪丸和最終發育成精子的細胞中存在著干細胞衍生細胞。
“這項研究提供了有力的證據,證明猴子多能干細胞具有在體內分化成猴子各種組織的能力。”論文聯合通訊作者、華大基因研究所研究員Miguel Esteban說,“這項研究加深了我們對靈長類動物多能干細胞發育潛力的理解。”
“這項工作有助于我們更好地理解靈長類細胞的原始多能性。”聯合通訊作者、中科院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)研究員孫強補充說,“在未來,我們將通過優化干細胞培養條件,以及干細胞植入囊胚后的培養,提高產生‘嵌合猴’的效率。”
在科學倫理方面,Miguel Esteban表示:“我們的實驗遵循了所有的國家規定和國際規定,中國對這類實驗的管理非常嚴格,就法規而言,你可以在任何國家進行此類實驗。”未來,研究人員還計劃進一步探索胚胎在宿主動物體內存活的機制,幫助提高嵌合體產生的效率。
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