Cell Stem Cell刊登中科院干细胞前沿成果

　　

生物通报道：来自中科院上海生科院生化与细胞所，扬州大学等处的研究人员确证了克隆胚胎发育失败的关键原因，进而通过修复其中缺陷，使克隆动物出生率提高了6倍。这对生命科学的核移植研究领域具有启示意义，也为提高动物克隆效率以及核移植技术用于人口健康领域提供了理论依据。这一研究成果公布在干细胞研究权威刊物：Cell Stem Cell杂志上。

文章的通讯作者是上海生科院生化与细胞所李劲松研究员，其早年毕业于江西农业大学，2002年开始在美国洛克菲勒大学从事博士后研究，2007年加入中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所。其研究组的主要研究方向是体细胞重编程与诱导多能干细胞。

自体细胞克隆技术问世以来，克隆胚胎发育成个体的效率一直很低。以小鼠为例，50-70%的核移植重构胚胎在体外能发育成囊胚，但是，将这些囊胚移入假孕小鼠子宫内，只有3%左右的囊胚能发育成克隆动物。那么，为什么大部分克隆囊胚不能发育成个体呢？一种假说认为克隆囊胚滋养外胚层存在的重编程异常细胞是克隆胚胎发育失败的主要原因。然而，这一假说一直没有被直接证实，最近的一些间接证据显示这一假说可能并不正确。

在这篇文章中，研究人员为了验证这一假说，采用了一种被称为四倍体胚胎补偿的技术。四倍体胚胎补偿技术是将四倍体胚胎与二倍体胚胎聚合成一个胚胎，在聚合胚胎的发育过程中，四倍体的细胞绝大部分发育成胚外组织，而胎儿则是由二倍体发育而来。

这一技术通常用于挽救二倍体胚胎由于胎盘发育缺陷导致的发育失败。研究组成员林江维等人认为，如果克隆囊胚滋养外胚层的确存在重编程异常细胞，并导致克隆胎儿发育的失败，那么通过四倍体胚胎补偿技术就能够显著提高克隆胎儿的出生效率。他们先将一个克隆胚胎与两个四倍体胚胎聚合在一起，发现聚合胚胎的出生率提高了2.6倍。这说明当克隆滋养外胚层嵌入具有正常功能的四倍体细胞后，克隆胎儿的发育率得到了明显的改善。

然而，在这一实验中，异常的克隆滋养外胚层细胞仍然存在于胚外组织中，会对胎儿的发育产生不利的影响。因此，研究人员预测将克隆囊胚的滋养外胚层细胞全部替换成四倍体细胞会进一步提高克隆动物的出生率。为此，他们采用免疫手术法去掉克隆囊胚的滋养外胚层细胞，然后将分离出来的内细胞团细胞与两个四倍体胚胎进行聚合，结果发现克隆动物的出生率提高了6倍。

最后，研究人员又做了一个相反的实验，即将正常囊胚的内细胞团细胞与两个克隆来源的四倍体胚胎进行聚合，发现出生率与直接核移植后的克隆小鼠出生率相似。这些结果充分证明了克隆囊胚的滋养外胚层中存在重编程异常细胞并影响胎儿的发育。这一结果对核移植研究领域的发展具有重要的意义，也为提高动物克隆效率以及核移植技术在人口健康领域（治疗性克隆）的应用提供了重要的理论依据。

原文摘要：

Defects in Trophoblast Cell Lineage Account for the Impaired In Vivo Development of Cloned Embryos Generated by Somatic Nuclear Transfer

The low success rate of somatic nuclear transfer (NT) is hypothesized to be mainly due to functional defects in the trophoblast cell lineage rather than the inner cell mass (ICM); this hypothesis, however, remains to be tested directly. Here we separated the ICMs from cloned blastocysts and aggregated the cloned ICM with two fertilization-derived (FD) tetraploid (4N) embryos. We found that the full-term development of cloned ICMs was dramatically improved after the trophoblast cells in the cloned blastocysts were replaced by cells from tetraploid embryos, thus providing direct evidence that defects in trophoblast cell lineage underlie the low success rate of somatic NT.

作者简介：

李劲松

研究员，课题组长，博士生导师

个人简介：
1993年7月毕业于江西农业大学畜牧兽医系，获理学学士学位；1996年7月毕业于扬州大学畜牧兽医学院，获理学硕士学位；2002年7月毕业于中国科学院动物研究所，获理学博士学位；2002年8月至2007年7月在美国洛克菲勒大学从事博士后研究；2007年8月起任中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所研究员，研究组长。

研究方向：体细胞重编程与诱导多能干细胞

研究工作：
体细胞重编程(somatic reprogramming)指的是分化的体细胞在特定的条件下被逆转后恢复到全能性状态或多能性状态，或者形成多能干细胞系，或者进一步发育成一个新的个体的过程。诱导体细胞重编程的方法有许多，如核移植、细胞融合、细胞提取物诱导、化学诱导以及诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, Ipsc）技术等。但到目前为止，能诱导体细胞产生具有功能的重编程的方法只有核移植和iPS技术，其他的方法只能在细胞、分子或生化水平上产生诱导。然而所有这些诱导体细胞重编程的技术都很不成熟，效率很低，体细胞重编程的机制还不清楚。虽然如此，体细胞重编程却有着非常广泛的应用前景，不仅在基础理论研究中，而且在应用研究中，例如家畜繁殖、动物保护以及人口健康等领域都有着重要的作用。因此，研究体细胞重编程的机制，提高重编程的效率以及开展体细胞重编程的应用研究显得尤为必要和紧迫。
本实验室将开展以下几方面的研究：
(1)完善核移植及iPS技术诱导体细胞重编程的方法，提高体细胞重编程的效率；
(2)探讨核移植与iPS技术诱导体细胞重编程的机制；
(3)建立新的诱导体细胞重编程的方法；
(4)开展体细胞重编程的应用研究。