小中大利用单倍体胚胎干细胞培育出健康小鼠
我国研究人员设计一种新的改进方法来培育基因改造的动物以便用于科学研究。这种方法依赖单倍体胚胎干细胞而不是精子来对未成熟的卵细胞进行人工授精。这种干细胞类似于精子,因为它们只携带来自父本小鼠的遗传物质。
研究人员取得的进展不仅让人们更容易培育基因改造的小鼠,而且它也可能能够让人们对小鼠实现当今的方法不能实现的基因改造。研究人员暗示,这种技术可能最终被用来改善因遗传疾病而受影响的那些人的生殖能力。
中国上海生物科学研究所科学家李劲松说,"当前用来培育基因改造的动物的方法是冗余的, 而且效率极其低下。我们认为如果我们能够产生单倍体胚胎干细胞,而且只是通过注射这些细胞到卵母细胞就能够培育出半克隆性动物,那么我们将确信经过有限培养后遗传物质能够传递给后代,因为一半后代将遗传这种经过改造的遗传物质。"
当前,基因改造小鼠是通过携带每个基因都是两份拷贝的胚胎干细胞产生的,其中一份拷贝来自母本小鼠,另一份拷贝来自父本小鼠。这些二倍体胚胎干细胞被注射进处于发育早期的囊胚中产生嵌合体小鼠,而且这种小鼠的组织是由携带父本基因组或母本基因组的细胞组成的。经过修饰的基因组随机地整合进将产生卵子和精子的细胞中,而且经过修饰的基因组有可能传递给后代。但是它是一种缓慢的和不确定的过程。
如今,李劲松和徐国良和他们的同事们发现一种产生单倍体胚胎干细胞的方法,而且这种 haESC能够被用来替代精子。他们首先通过移除未成熟卵细胞(即卵母细胞)的细胞核,然后把精子注射进去核的卵母细胞,从而产生haESC。利用这种方法产生的haESC部分上保留着父本的化学修饰特征,这些特征足以让它们能够成功地替换精子。
研究人员利用haESC成功地培育出活着的小鼠,而且这些小鼠含有haESC携带的基因特征。这些被他们称作"半克隆性小鼠"的动物,能够生长成具有繁殖能力的成年小鼠。
研究人员在论文中写道,"为了便于开展基因操纵和促进遗传物质传递到后代,这些单倍体细胞为培育基因改造的动物提供新的方法。"接下来的挑战就是通过优化haESC的遗传组成同时又不用破坏它们来改善它们的类似精子的特征。
李说,这种新方法可能也导致人们培育出基因改造动物如猴子,因为一直存在技术限制,这些动物并不能产生嵌合体。
如今,就人类生殖而言,haESC并不能像精子那样用于体外受精,但是它们有朝一日可能能够拥有优势。李说,"有朝一日,类似的技术也可能被用来矫正人类生殖细胞携带的遗传疾病以便让父母生下健康的婴儿。"
