中国学者Cell Res:iPS研究新突破

【字体: 时间:2013年01月11日 来源:生物通

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  来自中科院广州生物医药与健康研究院,浙江大学,深圳华大基因研究所等多处国内研究机构组成的研究组获得了诱导多能干细胞iPSCs研究的最新突破性机制:成功培养出了四头iPS克隆猪。这是首次在世界上获得成活的iPS克隆猪,有助于在大动物上应用iPS技术的发展。相关成果以letter的形式公布在Cell Research杂志上,目前论文免费。

  生物通报道:来自中科院广州生物医药与健康研究院,浙江大学,深圳华大基因研究所等多处国内研究机构组成的研究组获得了诱导多能干细胞iPSCs研究的最新突破性机制:成功培养出了四头iPS克隆猪。这是首次在世界上获得成活的iPS克隆猪,有助于在大动物上应用iPS技术的发展。相关成果以letter的形式公布在Cell Research杂志上,目前论文免费。

文章的通讯作者分别为广州生物医药与健康研究院赖良学研究员,浙江大学干细胞与转基因动物实验室肖磊教授,以及华大基因研究所杜玉涛研究员。

去年诺贝尔生理/医学奖花落重编程培养研究领域,其中诱导多能干细胞研究尤为受人瞩目,这一技术具有和胚胎干细胞(ESC)类似的特征和功能,却极大程度避免了ESC研究和应用中面临的伦理和排斥等诸多障碍,因此给基于干细胞的个性化治疗和再生医学带来了光明的前景。

2009年周琪和高绍荣等人首次利用iPS细胞克隆出活体实验小鼠,从而证实了iPS细胞与胚胎干细胞一样具有全能性,是iPS研究领域的一大突破,由此也入选了《时代周刊》当年的十大医学突破。但是之后一直未能成功诱导并培育于iPS克隆猪,由于猪的生理特征,组织细胞结构和人类十分类似,因此这种大动物的iPS研究是克隆研究领域,以及再生医学领域的一大热点。

最新这项研究是在中国农业大学李宁院士领导下,集合了全国10多个研究单位共同完成的,研究人员发现外源基因的表达和表观遗传学可能是影响iPS克隆胚胎发育的主要原因。

赖良学课题组将肖磊实验室获得的猪iPS细胞分化4-6天,一方面使iPS细胞退出快速的细胞周期,另一方面外源基因表达下降后再进行核移植,分化后的iPS细胞核移植后体外发育囊胚率由原来的5%提高到20%左右,通过将这些分化iPS细胞克隆胚胎移植代孕受体,赖良学课题组2011年率先获得健康活泼的克隆小猪1头。随后,杜玉涛课题组将猪iPS用去乙酰化抑制剂后,采用手工克隆方法获得了4头iPS克隆猪。

由于胚胎干细胞建系一直没有成功,导致在大动物中进行基因打靶十分困难。iPS的出现为大动物基因打靶提供了新的希望。获得基因打靶的iPS细胞之后,一方面可以通过嵌合体技术,获得生殖系嵌合的动物,经过交配获得基因修饰动物,另一方面,可将这些基因打靶iPS细胞为核供体,通过核移植技术获得基因修饰克隆动物。

这项研究证明猪iPSCs可以用作核移植的供体,但前提是导入的外源转录因子需要通过分化,或者通过在胚胎中添加一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂被沉默。

这是首次报道的除了小鼠之外,来源自iPSCs的活体哺乳动物,这项发现未来将能用于转基因猪的培育,在猪种工程培育,以及再生医学等领域发挥重要的作用。(生物通:万纹)

原文摘要:

Piglets cloned from induced pluripotent stem cells

mbryonic stem (ES) cells are powerful tools for generating genetically modified animals that can assist in advancing our knowledge of mammalian physiology and disease. Pigs provide outstanding models of human genetic diseases due to the striking similarities to human anatomy, physiology and genetics, but progress with porcine genetic engineering has been hampered by the lack of germline-competent pig ES cells. To overcome this limitation, genetically modified pigs have been produced using genetically modified somatic cells and nuclear transfer (NT). Yet, somatic cells exhibit limited proliferative capacity and have an extremely low frequency of homologous recombination compared to ES cells. Hence, only a few knockout pig models have been reported thus far using standard gene-targeting approaches.

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