详细介绍:
近来,关于国际上仅剩两端北部白犀牛的报导引发了人们关于濒危动物的重视。怎么解救濒危动物,也一直是科学家们重视的热门,但真实想要做到经过人为办法保存濒危物种并非易事。
哺乳动物的前期胚胎发育是一个动态且杂乱的进程,而胚胎着床后在子宫内的发育进一步增加了其研讨难度。美国得克萨斯大学西南医学中心分子生物学系助理教授吴军博士团队与深圳华大生命科学研讨院顾颖博士团队,在多个物种中培育出一种新式干细胞系,并在此根底上生成国际首例马鼠嵌合胚胎。这一发现加深了人们对干细胞研讨范畴的了解,有益于创立疾病模型和推进干细胞疗法,一同在异种和濒危动物维护方面具有极大的运用潜力。
1981年,剑桥大学生物学家马丁·埃文斯和马修·考夫曼初次报导了鼠胚胎干细胞。这以后,科学家们又成功别离出鼠的上胚层多能干细胞,并将其划分为原态(Naïve)和始发态(Primed),别离代表胚胎着床前后的两种状况。胚胎干细胞处于原态,而上胚层干细胞处于始发态。
2017年,英国剑桥大学干细胞研讨所奥斯汀·史密斯教授初次提出,介于二者之间,或许存在一种新的中心状况。这种状况的细胞,应和前期着床时期的胚胎相似,它们既可嵌合到胚胎内细胞团,还可在体外进行原始生殖细胞诱导,这一状况被命名为始发前态(Formative)。但在本次研讨之前,科学界还没有得到一种具有始发前态的首要特性的安稳细胞系。
“此次研讨成功取得了这种抱负中的细胞,可以让咱们更好地研讨干细胞,往后运用于科研和医学范畴。”顾颖向科技日报记者介绍。
在这项研讨中,科学家团队一同激活了3条信号通路,建立了具有始发前态特征的安稳细胞系,它一同具有原态和始发态的一些特征,可直接由原态转化而来,并且可以直接过渡到始发态。
“运用完全相同的培育条件,可以取得3个不同物种的干细胞是令人兴奋的,这意味着这种中心状况或许在物种之间愈加保存。或许在不远的将来,咱们可以取得来自不同物种的干细胞,这有助于咱们从细胞及分子水平更好地了解物种间进化的差异。”论文榜首作者于乐谦博士说。
值得注意的是,这种细胞系可以高效嵌合,并转化为原始生殖细胞。依据其特性,科学家们将这种全新的万能干细胞命名为XPSCs。
“由受精卵发育而来的动物,在发育的进程中,一部分细胞会构成胚外安排,如胎盘;而另一部分细胞会发育成终究的胚胎。”顾颖介绍,在囊胚期时,这部分可以发育成胚胎的细胞在囊胚中仅约10至20个。
在这个时期,假如将其他物种的干细胞打针到这些细胞邻近,这些异种细胞就有或许随之一同发育,构成嵌合胚胎。
于乐谦介绍,整个技能进程存在许多难点,包含技能、胚胎发育、细胞层面等。例如打针的细胞所在状况有必要与胚胎所在时期相似,过早或过晚都会影响嵌合胚的构成。
他们运用完全相同的诱导培育条件,一同得到其他物种的XPSCs细胞系,并且从马和小鼠的胚胎中,别离出胚胎干细胞系。其中马的细胞系,是全球初次别离诱导的马胚胎干细胞及诱导多能干细胞,一同还产生了国际首例马鼠异种嵌合前期胚胎,证明马的多能干细胞系具有高效的种间嵌合功率。
本研讨在严格遵守道德规则的情况下,在多个物种中初次成功建立了具有中心态特征的安稳干细胞系,取得了首例马鼠异种嵌合前期胚胎。这意味着取得其他物种的嵌合胚胎成为或许,也为将来研讨不同哺乳动物间体内胚胎发育的差异供给了技能根底,有助于从细胞及分子水平了解物种间进化差异。
“经过研讨,咱们发现始发前态细胞在物种间相对愈加保存,这意味着经过始发前态细胞,或可愈加高效地得到异种嵌合胚胎。”顾颖说,科学家团队经过不同的抑制剂和生长因子,来调控不同的信号通路,终究从鼠、马等哺乳动物中得到了安稳的始发前态细胞。这些细胞可以构成嵌合胚胎,并且在体外分解成原始生殖细胞。
“这种全新多能干细胞为研讨哺乳动物多能性以及研讨调控原始生殖细胞分解的分子机制拓荒了新途径,并且咱们的办法或许广泛适用于从其他哺乳动物物种中取得更多相似的干细胞。”吴军说。
使用这种万能干细胞可诱导原始生殖细胞的特色,将其用于濒危物种的维护与繁殖,是研讨的另一重要亮点。
“在濒危动物维护范畴研讨方面,咱们现在重视北部白犀牛的维护。”吴军介绍,2018年,国际上最终一头雄性北部白犀牛逝世引发全球重视,现在仅有两端雌性北部白犀牛存世。犀牛与马在进化上的差异很小,假如可以拿到北部白犀牛的干细胞,并分解成为原始生殖细胞,就为保存这一物种带来或许。
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