近来,我国科学家做了一个突破性的试验,发明出世界上第一个“猪猴混合体”生物。这项研讨主要由中国科学院动物研讨所进行,终究意图是在动物体内培育人体器官进行移植。
该论文以Domesticated cynomolgus monkey embryonic stem cells allow the generation of neonatal interspecies chimeric pigs为题,宣布在Protein & Cell杂志上。通讯作者为:周琪院士、李伟研讨员、Hai Tang。
4000个胚胎植入母猪,10只仔猪出世,2只嵌合体,一周内逝世
研讨团队对在培育物中成长的食蟹猕猴细胞进行了基因改造,让这些细胞带着 GFP 绿色荧光蛋白,这使研讨人员能够追寻细胞及其子孙。然后他们从润饰的细胞中提取出胚胎干细胞,并在受精五天后将其注射到猪胚胎中。
超越4000个胚胎被植入母猪体内,出世了十只仔猪,其间两仅仅嵌合体,可是一切仔猪在一周之内逝世。在嵌合仔猪中,包含心脏、肝脏、脾脏、肺和皮肤在内的多个安排部分由猴细胞组成,但份额很低:在千分之一和万分之一之间。
现在尚不清楚为什么仔猪会逝世,但因为非嵌合猪也相同逝世,研讨小组置疑这与体外受精进程有关,而不是嵌合体。试管受精在猪身上的作用不如在人类和其他一些动物身上。
研讨团队现在正试图用更高份额的山公细胞发明健康的动物。假如成功的话,下一步将是测验发明出其间一个器官简直完全由灵长类动物细胞组成的猪。
在此之前,类似的研讨已经在啮齿动物身上取得了效果。
2010年,现在斯坦福大学的Hiromitsu Nakauchi经过对小鼠进行基因改造,使其本身细胞无法发育成胰腺,然后发明出了具有大鼠(rat)胰脏的小鼠(mice)。
2017年,美国就进行了一次猪和人类的DNA合体试验,但每10万个细胞中只要一个是人,出于道德原因,胚胎仅发育了一个月就完毕了。
加州大学戴维斯分校的干细胞生物学家Paul Knoepfler说:“考虑到嵌合功率极低以及一切动物的逝世,我以为这适当令人懊丧。”
Paul Knoepfler以为,经过发明动物-人类嵌合体来培育合适移植的器官是不可能的。不过他说,持续研讨这种办法是有意义的。
论文解读:种间嵌合体要在临床上得以使用,还有很长的路要走
2019年11月28 日,中国科学院动物研讨所干细胞与生殖生物学国家重点试验室在Protein & Cell上在线宣布了题为:Domesticatedcynomolgus monkey embryonic stem cells allow the generation of neonatalinterspecies chimeric pigs的研评论文。
在该研讨中,研讨人员评价了食蟹猴的胚胎干细胞(cmESCs)在猪体内的嵌合才能。该研讨报导了一种优化的培育基,它增强了cmESCs的抗凋亡才能,并促进了嵌合胚胎(将驯化的cmESCs(D-ESCs)注入猪囊胚中,分解成了三个胚层的细胞)的发育。
别的,该研讨还取得了2个重生儿种间嵌合体,在这2个嵌合体上观察到安排特异性D-ESC分解。
该研讨标明,D-ESCs在猪模型中具有整合和分解为功用细胞的才能,在不同的重生安排中的嵌合率为千分之一到万分之一。
该研讨将促进异种器官构成未来的开展,并为在大动物模型中经过种间囊胚互补来生产安排特异性的功用细胞和器官更近了一步。
评论:在这项研讨中,研讨人员将D-ESCs注射到猪的囊胚中取得重生种间嵌合体。在猪胎儿中,D-ESCs分解为三个胚层,这与之前报导的人/猪嵌合体的研讨相一致(Wu et al., 2017);但人/猪胎儿只存活了28天,因为道德学问题的原因使得研讨者无法观察到嵌合的人胚胎干细胞是否能在猪体内发育构成老练的功用细胞。
而这项研讨证明,猴/猪嵌合体能够在重生猪上构成功用性的肝细胞和肾细胞;这些功用细胞能够被分离出来进行进一步的研讨和未来的临床使用。并且这项研讨的嵌合体份额比之前报导的人/猪嵌合体高10-100倍(Wu et al., 2017)。
当然,种间嵌合体要在临床上得以使用,还有很长的路要走;其间的一个难点是需求经过进步cmESCs的多能性来添加纯合子的嵌合功率;另一个难点是咱们应该弄理解关于进化差异影响异种嵌合体发育功率的分子机制根底。
这项研讨使用猴细胞来探究在大动物模型中重建嵌合的人体器官的潜力,经过更好地了解猪发育进程中异种辨认、命运决议和灵长类干细胞增殖和分解的进程,来促进异种器官构成的开展。这些研讨效果为战胜异质器官重组的困难与完成在大型动物中重建人体器官的终究方针奠定了坚实的根底。
自2010年大鼠器官在小鼠胚胎内成功构建后,人类器官在猪羊等大动物体内的嵌合成为科学研讨的热门,但近年来多项研讨结果标明人类胚胎干细胞在大动物胚胎内的嵌合难度大,仍需求处理很多的根底科学问题;非人灵长类多能干细胞具有与人类干细胞类似的多能性,将非人灵长类多能干细胞与其他动物的胚胎进行结合制备相应的嵌合体是研讨种间嵌合和器官生成的杰出模型。
非人哺乳动物的异种嵌合体是研讨疾病、成长发育以及器官移植的潜在模型,自20世纪70年代以来,世界各国的科学家们一直在以异种嵌合体,如,绵羊-山羊嵌合体、大鼠-小鼠嵌合体等答复一些根底发育生物学问题。
该研讨的终究意图是在动物体内培育人体器官进行移植。可是结果标明,要完成这一方针还有很长的路要走。
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本文来历:新智元