35年來科學(xué)家們一直試圖從奶牛身上分離胚胎干細(xì)胞（ES cells），但并沒有多大進(jìn)展。在適當(dāng)?shù)臈l件下，胚胎干細(xì)胞可以無限增殖，創(chuàng)建任何其他細(xì)胞類型或組織，對(duì)培育基因優(yōu)良的奶牛意義巨大。
上周《PNAS》發(fā)表的一項(xiàng)研究，加州大學(xué)戴維斯分校的科學(xué)家開發(fā)出一種新型培養(yǎng)系統(tǒng)，將干細(xì)胞有效提取效率提高到了“一次即中”。
類似牛這樣的大型家畜的胚胎干細(xì)胞的基因檢測、基因組工程和研究對(duì)人類疾病具有重要意義。相比大鼠和小鼠，大型動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞能為人類干細(xì)胞療法提供更好的檢測模型。
最令人興奮的是，如果研究人員成功利用這種干細(xì)胞生成配子（精子或卵細(xì)胞），然后將精子和卵子結(jié)合起來，用新的基因組合創(chuàng)造胚胎，然后從最好的基因中分離出更多干細(xì)胞，利用這種循環(huán)，在沒有任何動(dòng)物出生的情況下，科學(xué)家們就能實(shí)現(xiàn)后代改進(jìn)，無需花費(fèi)9個(gè)月的懷孕周期，這種“體外繁殖”就能減少制造轉(zhuǎn)基因牛所耗費(fèi)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)。
加州大學(xué)戴維斯分校農(nóng)業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)系副教授Pablo Ross說：“這項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的成果將徹底改變現(xiàn)有的遺傳方式。”除了Ross實(shí)驗(yàn)室，研究團(tuán)隊(duì)還包括Salk研究所發(fā)育生物學(xué)家Juan Carlos Izpisúa Belmonte課題組，他們將分離自牛胚胎的干細(xì)胞置于一種新培養(yǎng)基內(nèi)，培養(yǎng)基中混合了兩種關(guān)鍵成分：一種促進(jìn)細(xì)胞生長增殖的蛋白和一種阻止細(xì)胞分化為成熟細(xì)胞類型的抑制劑。
“這就好比同時(shí)踩油門和剎車，”科羅拉多州立大學(xué)的生殖生理學(xué)家George Seidel說。“這些細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室條件下可以保持它們的多能性狀態(tài)超過一年，我的很多同事和學(xué)生投入了數(shù)年時(shí)間來完成這項(xiàng)任務(wù)。當(dāng)把這些細(xì)胞注入免疫系統(tǒng)較弱的小鼠體內(nèi)，它們就能長成含有大量不同類型細(xì)胞的腫瘤，即畸胎瘤（teratomas），這是表明它們是真正的多能干細(xì)胞的重要標(biāo)志。”
克隆技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們對(duì)牛胚胎干細(xì)胞的興趣有所減弱。像生產(chǎn)多利羊一樣，技術(shù)人員將一個(gè)成體細(xì)胞的DNA放入人工去核的卵細(xì)胞中，就能復(fù)制具備某些理想性狀的動(dòng)物。對(duì)牛飼養(yǎng)者來說，他們可以通過售賣這些種牛的精液，為其他牛類制品生產(chǎn)者提供更優(yōu)異的下一代。
但是，成體結(jié)締組織細(xì)胞（成纖維細(xì)胞）的克隆壽命很短，只能分裂20或30次。Ross等人采用新方法培育的持久型ES細(xì)胞更利于優(yōu)勢細(xì)胞系的保存，能承受多輪CRISPR等基因編輯技術(shù)的修正改進(jìn)。
這項(xiàng)技術(shù)將使人工育種進(jìn)程增速一個(gè)數(shù)量級(jí)！現(xiàn)在花費(fèi)幾十年才能培育出來的優(yōu)良品種，未來只需短短數(shù)年。“這就是我們?nèi)绱伺d奮的原因，過去你得花25年才能產(chǎn)出一頭母牛，現(xiàn)在你只需2年半，”Ross說。
摘自：生物通 |
