《Protein Expression and Purification》：Protein production in transgenic chickens mediated through primordial germ cells and embryonic stem cells
编辑推荐：
本文综述了原初生殖细胞（PGCs）和胚胎干细胞（ESCs）在转基因鸡生物反应器中的应用，比较了二者的特性、当前应用及未来方向，为相关研究提供理论依据与实践指导。
方梦然|陈新月|刘媛|袁辉
中国黑龙江省哈尔滨市东北农业大学动物科学与技术学院，邮编150030
摘要
转基因鸡的固有优势，加上对治疗性蛋白质需求的不断增加，推动了转基因鸡生物反应器技术的显著进展。原始生殖细胞（PGCs）和胚胎干细胞（ESCs）是生产转基因鸡生物反应器的两种关键载体细胞。利用经过基因改造并移植的PGCs，转基因鸡已成功生产出治疗性蛋白质。同时，通过ESCs介导的外源基因整合，在表达治疗性蛋白质方面也取得了相当大的进展。这两种载体细胞都促进了转基因鸡技术的有效发展。本文综述了这两种载体细胞的特性、当前应用、比较以及未来发展方向，为推动鸡生物反应器领域的发展提供了理论基础和实践指导。
引言
对基于蛋白质的药品需求不断增加，推动了动物生物反应器在生产治疗性蛋白质方面的快速发展。许多这类蛋白质需要复杂的翻译后修饰，而传统的细菌细胞生物反应器无法满足这些需求。相比之下，动物生物反应器能够满足这些要求，因此成为更好的选择[1]。在动物生物反应器中，转基因鸡因其显著的优点而受到广泛关注。鸡的世代周期较短，孵化后约20周即可达到性成熟，由于其高繁殖能力，能够快速扩群[2]。鸡蛋中的卵白（EW）成分相对简单，其中卵清蛋白、卵转铁蛋白和卵黏蛋白占总蛋白质质量的78%[3]，这种较低的复杂性减少了其他蛋白质成分的干扰，从而简化了外源蛋白质的纯化过程[3]。此外，卵白天然无菌，家禽产业拥有先进的自动化清洁系统，有助于维持卫生的生产环境[2]。一些人类蛋白质（如促红细胞生成素hEPO）对哺乳动物有毒，并且在兔类生物反应器中会产生有害反应[4]，但转基因鸡已成功生产出hEPO且未出现不良反应[5]。另外，人类和鸡的免疫球蛋白（IgGs）中的寡糖末端为N-乙酰神经氨酸（NANA），而反刍动物的IgGs则含有N-甘氨酰神经氨酸（NGNA）；相比之下，兔子的IgGs同时含有NANA和NGNA[6]。鉴于NGNA可能引发人体免疫反应，转基因鸡是目前唯一能够生产适合人类使用的IgGs的生物反应器系统[7]。2015年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了从转基因鸡蛋中提取的重组蛋白sebelipase alfa（Kanuma?）用于治疗溶酶体酸性脂酶缺乏症，这是首个获得FDA批准的转基因鸡生产的治療性蛋白质[8]。目前，转基因鸡系统已成为生产人类治疗性蛋白质的理想平台。然而，由于受精卵周围有卵黄，直接注入基因编辑试剂较为困难[9]。因此，选择PGCs和ESCs作为替代方法。此外，PGCs的生殖系定植能力和ESCs在体外高效的基因修饰能力，也为体外培养和基因编辑过程提供了便利。本文总结了这两种载体细胞在生产转基因蛋白质方面的特性、应用前景和未来发展方向，为相关研究工作提供了参考。
研究进展
PGCs的研究进展
作为卵子和精子的前体细胞，PGCs不仅具有优异的增殖和分化能力，还能保持产生新后代的生殖细胞功能。转基因PGCs可以在体外培养后重新引入宿主胚胎中，进而分化为能够表达治疗性蛋白质的生殖细胞。PGCs在早期胚胎发生过程中的发育轨迹和迁移路径已得到深入研究
ESCs的研究进展
ESCs是一种高度多能的干细胞，通过体外增殖从胚盘内细胞团中分离获得[27]。作为生产转基因鸡的有效载体细胞，ESCs可以通过多种载体系统（包括脂质体、基因陷阱构建体和同源重组载体）进行基因改造，从而高效整合外源基因，快速生成转基因鸡品系[28]特定启动子和靶向位点
许多研究人员研究了使用不同启动子在转基因鸡中生产不同治疗性蛋白质的情况（表1）。在基因编辑中，特定启动子会影响重组蛋白的产量[39]。使用常见的启动子（如CMV、鼠肉瘤病毒RSV、β-肌动蛋白和人类磷酸甘油酸激酶启动子PGK）时，外源蛋白质可能在全身多种组织中产生，导致表型问题和细胞死亡PGCs与ESCs的比较
这两种细胞类型在转基因鸡生产中各有优缺点。ESCs在体外易于扩增和基因改造[27]，具有多能分化能力，可以分化为多种细胞类型并持续增殖和自我更新。然而，目前尚未开发出适用于鸡ESC的通用培养系统，尤其是在长期培养过程中保持未分化状态和基因组稳定性方面[35]未来展望
随着生物工程的快速发展，转基因鸡技术不断成熟。作为该技术的主要载体细胞，ESCs和PGCs在多种应用中具有巨大潜力，将在未来研究中发挥越来越重要的作用。持续的创新将拓展转基因鸡在重组蛋白生产、疾病模型构建和濒危物种保护中的应用。这些进展有望带来重大突破作者贡献声明
方梦然：撰写——初稿。陈新月：撰写——初稿。刘媛：撰写——初稿。袁辉：撰写——初稿。
