热门:【学术前沿】周琪/李伟/陆发隆合作发现修复基因印记异常大幅提高动物克

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获得越来越多的cscb相关信息体核移植( somatic cell nuclear transfer，scnt )是通过显微操作将单个细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中的技术过程。 卵母细胞的细胞质可以使体核变成“全能状态”，发育成完美的动物。 希腊语“克隆”是指插枝使植物无性繁殖。 由于与扦插繁殖相似，体核移植也被称为动物克隆( cloning )。 插在土壤中的树枝能否生根是能否生长成插枝植物的重要步骤。 对克隆胚胎来说，“固定”意味着代理妊娠母体在宫内着床，甚至形成功能性的胎盘。 2006年，动物研究所周琪课题组合作，小鼠克隆胚胎着床前发育率达到相当水平，但移植后的“生根”过程，即着床后发育有明显异常，这些异常主要是胚胎组织( extra embryonic tisuu ) 仅限于研究手段，当时很难进一步说明胎盘缺陷克隆的本质。 年，利用人工构建的孤雌、孤雄胚胎和早期胚胎测序技术，哈佛大学张毅实验室发现了h3k27me3调控印记(亲本特异性单等位表达)蛋白编码基因()，其中4个( sfmbt2、gab1、smoc1 ) 核移植再编程不能修正印记上的缺陷 例如，克隆原始生殖细胞(没有完全印记)时，得不到有完全印记的胚胎，也得不到动物。 通常认为，只有“印正常”的供体细胞成功克隆。 和很多情况一样，对基础知识的更新挑战“通常认识”。 既然体细胞没有h3k27me3的印记，克隆胎盘可能都是“印记异常”吗？ 这些异常对胎盘缺陷的克隆有什么贡献？ 年6月18日中国科学院动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院周琪研究员、李伟研究员与中国科学院遗传发育生物学研究所陆发隆研究员合作复制到cell stem cell overcomingintrinsich 3k 27 me3imprintingbarr c cell nuclear transfer发现胎盘中h3k27me3印记基因异常(双等位表达)是克隆动物胎盘异常的重要因素，修复胎盘中h3k27me3印记基因的表达异常可以恢复克隆小鼠的体重。 本研究小组鉴定了克隆胚胎的h3k27me3印记基因表达情况。 正如预料的那样，这些基因在克隆胎盘中有过度表达。 为了进一步证实这种过度表达对克隆缺陷的作用，需要在供体细胞中单等位基因敲除4个h3k27me3基因。 以前传达的手段不能在细胞内一次重复四个基因的单等位基因敲除。 该研究者利用小鼠单倍体干细胞作为基因敲除载体，成功地利用基因技术获得了4个h3k27me3基因的单等位基因敲除的体细胞:胚胎成纤维细胞 结果表明，这4个基因的基因敲除大幅度提高了体细胞克隆的效率，从0 % (移植404个野生型克隆胚胎产生的0只)提高到最高14.2 % (移植49个4敲除克隆胚胎产生的7只)，实验表明 进一步研究发现，具有这四个基因的基因敲除实验组克隆小鼠的体重与受精卵来源小鼠一致，对照组克隆小鼠的体重明显高于受精卵来源小鼠。 另外，实验组克隆小鼠的胎盘直径和重量也明显低于对照组克隆小鼠，与来自受精卵的小鼠一致。 切片分解表明，这4个h3k27me3基因被基因敲除后，克隆胎盘的营养层比例显着提高。 营养层提供胎儿和母体之间的物质交换，胎盘是“扎根”子宫中的重要组成部分，也是胚胎正常发育的基础。 野生型克隆小鼠胎盘大，可能在一定程度上保证了以低营养层的比例克隆胎儿的营养和气体交换。 以上结果显示胎盘中h3k27me3印记基因异常(对偶表达)是克隆动物胎盘异常的重要因素。 具有4个h3k27me3印记基因的单等位基因克隆小鼠可以正常生存到成人，这些成年小鼠的体细胞(尾尖成纤维细胞)在克隆中也显示出与胚胎成纤维细胞类似的克隆效率和表型的改善。 这表明h3k27me3基因的单等位基因敲除不受克隆上升的供体细胞年龄的限制。 通过将这些成体小鼠与野生型小鼠杂交进行基因分离，得到了4种具有不同单h3k27me3基因的单等位基因敲除小鼠。 进一步克隆这些体细胞后，发现sfmbt2在提高克隆效率、增加营养层比例方面做出了最大贡献，smoc1或jade1基因敲除也在一定程度上对着床后的发育改善做出了贡献。 年，ogura实验室报道了单等位基因敲除xist提高小鼠的克隆效率【3】 实验表明，xist基因也表达在克隆胎盘中，但在提高成纤维细胞的克隆效率方面，xist基因敲除不如h3k27me3基因的四敲除(或sfmbt2单敲除)有效。 研究表明，小鼠的xist标记也依赖于胎盘特异性的h3k27me3修饰【4】，这些结果表明异常的xist标记也有可能属于本研究中明确的h3k27me3标记依赖的体细胞克隆障碍。 本研究结果表明胎盘h3k27me3印记异常可能广泛存在于体细胞克隆胚胎中，是克隆胎盘过大的常见克隆动物发育缺陷的重要贡献因素。 修复胎盘中h3k27me3印记基因的表达异常可以恢复克隆小鼠的体重，支持了“克隆动物胎儿过大，克隆动物胎盘过大引起”的经典假设。 发现了克隆效率提高贡献度最大的h3k27me3印记基因sfmbt2。 成纤维细胞是猪、牛、猴子等动物克隆中广泛采用的供体细胞，因此本研究的结论可能有广泛的应用前景。 这项研究是由中国科学院动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院和中国科学院遗传与发育生物学研究所等机构合作完成的。 中国科学院动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院周琪研究员、李伟研究员以及中国科学院遗传与发育生物学研究所陆发隆研究员是文案的共同通信作者。 中国科学院动物研究所博士后王乐韵、李治瑛、王立宾、博士刘超、孙雪寒及副研究员冯桂海是本文的共同第一作者。 修复h3k27me3印异常可以提高克隆效率，改善克隆小鼠和克隆胎盘的发育表型原文链接: doi/10.1016/j.stem..05.014参考文献1. jouneau。 a.et al.developmentalabnormalitiesofntmouseembryosappearlyafterimplantation.development 133，1597-1607，doi:10.1242/dev y.Maternal h3k 27 ME3controlsdnamethylation-independent imprinting.nature 547，419-424， doi:10.1038/noi k.et al.impedingxistexpressionfromtheactivexchromosomeimprovesmousesomaticccellnucleartransfer.science 330，430 DOI:10.1126/Science.1194174 ( ).4.Inoue，A