综述：诱导多能干细胞在濒危动物保护中的应用

这篇综述系统阐述了诱导多能干细胞（iPSCs）技术在濒危物种保护中的突破性应用，通过非整合性重编程（如mRNA、腺病毒）和化学诱导方法解决基因组不稳定性问题，并探讨了iPSCs分化为功能性配子（PGCs）和类囊胚（blastoids）两条核心路径，为克服传统克隆技术（SCNT）的遗传同质性和卵母细胞依赖性问题提供了创新方案。

　　

引言

生物多样性危机正以空前速度加剧，传统保护策略如栖息地管理、易地繁殖等面临遗传瓶颈和疾病传播的局限。诱导多能干细胞（iPSCs）技术的出现为濒危物种保护提供了全新范式——通过非侵入性体细胞重编程实现遗传资源的永久保存，并开辟了配子再生与胚胎重建两条关键路径。

iPSCs生物样本库的建立

自2006年小鼠iPSCs成功诱导以来，该技术已扩展至雪豹、苏门答腊犀牛等20余种濒危物种。核心重编程因子组合（如OSKM：Oct4/Sox2/Klf4/c-Myc）需根据物种调整，例如大熊猫仅需OSK三因子即可完成诱导。非整合性递送系统（如仙台病毒、环状DNA载体）显著降低了基因组插入风险，而化学重编程通过小分子化合物（如CHIR99021、DZNep）分阶段调控信号通路，实现了无需外源基因的“纯净”诱导，效率约0.1%。

技术瓶颈与突破

濒危物种iPSCs面临三大挑战：

1. 重编程效率低：成年体细胞诱导效率（0.0005%-0.3%）显著低于胎儿细胞；
2. 表观遗传记忆：部分细胞难以完全重置为多能态；
3. 跨物种适配性：如人类细胞对腺病毒敏感度仅为0.001%，远低于小鼠。
   解决方案包括CRISPR优化基因回路与单细胞测序指导的培养基定制，例如白犀牛iPSCs通过BMP4/EGF/Y27632组合成功诱导出原始生殖细胞样细胞（PGCLCs）。

物种恢复的双路径

配子再生路径：小鼠研究中，ESC来源的PGCLCs经体外卵巢重构可产生功能性卵母细胞，受精后诞生健康后代。但在非啮齿类（如猪、牛）中，尽管能诱导PGCLCs表达标志物，尚未实现配子功能。
类囊胚路径：人源naive PSCs通过“先下胚层后滋养层（HT）”分化法，6-8天形成含内细胞团的类囊胚结构，直径约150μm，转录组与天然囊胚相似度达92%。2023年牛类囊胚研究进一步证实，EPSCs与滋养层干细胞（TSCs）共培养可模拟输卵管机械应力，支持体外发育7天。

未来展望

整合CRISPR表观遗传编辑与生态系统管理将成为下一代保护策略的核心。例如，结合单细胞多组学解析Wnt/BMP通路在穿山甲早期胚胎中的时空激活模式，可针对性设计小分子诱导方案。iPSCs技术的终极愿景是构建“遗传方舟”——将濒危个体的细胞塑性转化为种群韧性，重塑地球生物圈平衡。