本报讯(记者 王潇雨) 在一项新研究中,研究人员首次构建了高比例胚胎干细胞贡献的出生存活嵌合体猴,并证实了猴胚胎干细胞可以高效地贡献到所有组织(包括生殖细胞)以及胚外胎盘组织。
该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心刘真研究组、孙强研究团队和中国科学院广州生物医药与健康研究院米格尔·埃斯特班研究组合作完成。相关研究论文于11月10日以封面文章的形式在线发表在《细胞》杂志上。
胚胎干细胞是指由着床前囊胚的内细胞团在体外分离培养而来的多能性细胞,具有体外无限自我复制更新、诱导实现多向分化、胚胎注射形成嵌合体等关键特征,其中胚胎注射形成嵌合体被公认为是评估胚胎干细胞多向分化潜能的金标准。
该研究团队建立了处于6种不同培养体系下的食蟹猴胚胎干细胞,进而从克隆形态、免疫荧光、单细胞转录组、线粒体代谢、全基因组甲基化、核型分析和全基因组测序等方面进行全面评估。研究人员发现,5iLAF、4CL和PXGL体系下培养的食蟹猴胚胎干细胞具有较高的多能性,而且4CL体系下的干细胞具有更好的传代稳定性和基因组稳定性。
研究人员将注射了绿色荧光标记的4CL干细胞的胚胎移植到代孕母猴。在10只仔猴中,有一只出生存活猴和一只流产猴检测到胚胎干细胞的嵌合。结果发现,出生存活猴中胚胎干细胞的贡献比例高达70%左右,流产猴中胚胎干细胞的贡献比例约20%。注射的胚胎干细胞可以跟受体胚胎细胞同步分化到出生个体猴的各种不同细胞谱系中。
对比既往的小鼠研究结果,研究人员在两只嵌合体猴的胎盘组织中均发现了胚胎干细胞的高比例贡献,但小鼠胚胎干细胞几乎不会贡献到胎盘组织,这说明灵长类胚胎干细胞可能具有不同于啮齿类的发育全能性特征。同时,两只嵌合体猴的生殖细胞中也发现了胚胎干细胞的高比例贡献,这对后续基于该技术的遗传修饰模型构建至关重要。
研究人员表示,该研究结果对于理解灵长类胚胎干细胞全能性和发育潜能具有重要意义,为建立基于猴胚胎干细胞嵌合体的基因打靶和模型构建技术奠定了基础。