9月30日，Nature在線發(fā)表了中國科學(xué)院動(dòng)物研究所周琪研究組和趙小陽研究組合作完成的一項(xiàng)研究工作，該研究首次實(shí)現(xiàn)了利用基因修飾的單倍體胚胎干細(xì)胞獲得健康成活的轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物。
單倍體細(xì)胞及其發(fā)育而成的個(gè)體是研究隱性遺傳基因的理想模型。針對(duì)單倍體胚胎干細(xì)胞進(jìn)行基因操作可以將基因修飾直接遺傳給后代，從而避免了其他轉(zhuǎn)基因方法種系嵌合等方面的要求，可以極大提高基因修飾的效率極其應(yīng)用范圍。但哺乳動(dòng)物中除配子外并不存在天然單倍體細(xì)胞。盡管國內(nèi)外的研究人員已經(jīng)在哺乳動(dòng)物單倍體胚胎干細(xì)胞的建立方面取得了一定的成果，但在此工作前，尚未獲得通過單倍體胚胎干細(xì)胞產(chǎn)生的健康成活的基因修飾動(dòng)物。
周琪研究組和趙小陽研究組于2009年底開始小鼠單倍體胚胎干細(xì)胞的建立工作，經(jīng)歷了長達(dá)2年的實(shí)驗(yàn)摸索，終于在2011年8月獲得了由孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞與卵母細(xì)胞受精發(fā)育成的健康小鼠。其中10只動(dòng)物至今仍健康存活，并可正常繁殖后代。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還將攜帶基因修飾的單倍體胚胎干細(xì)胞與卵母細(xì)胞受精，獲得了28只由單倍體胚胎干細(xì)胞“受精”發(fā)育而成的基因修飾小鼠，其中有8只存活至今，并已經(jīng)繁殖出下一代。
該研究為靈長類等大動(dòng)物的基因功能研究及疾病模型的建立開辟了一條新的道路。目前，哺乳動(dòng)物中除了大鼠與小鼠的胚胎干細(xì)胞能夠作為遺傳修飾的載體外，其他物種包括靈長類動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞無法進(jìn)行生殖系傳遞，從而嚴(yán)重限制了利用這些物種建立疾病模型的工作。周琪等利用單倍體干細(xì)胞既能維持單倍性、又具有無限擴(kuò)增能力的特性，建立了利用單倍體干細(xì)胞進(jìn)行基因修飾并遺傳的技術(shù)體系。這一方法有望克服目前難以獲得能夠穩(wěn)定遺傳的非嚙齒類基因修飾動(dòng)物的難題，對(duì)藥物開發(fā)、疾病發(fā)生機(jī)制等研究工作將產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。
該研究同時(shí)為研究生殖與發(fā)育的調(diào)控機(jī)制提供了模型，并提示類似技術(shù)可能對(duì)于人類致病基因的篩查和通過輔助生殖技術(shù)進(jìn)行基因修正提供新的途徑。
該研究工作得到了科技部、中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委的資助。中科院遺傳與發(fā)育研究所的王秀杰研究員與東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉忠華教授及其團(tuán)隊(duì)成員參與了該項(xiàng)研究。 |
