高绍荣研究组《Stem Cell》发表最新干细胞成果

　　

生物通报道，据NIBS消息，高绍荣实验室12月17日在《Stem Cells》杂志在线发表题为“Generation of Histocompatible Androgenetic Embryonic Stem Cells Using Spermatogenic Cells”的研究论文。

 

该论文首次证实不同阶段生精细胞都能制备孤雄胚胎干细胞，是组织细胞替代治疗的潜在干细胞来源之一。且不涉及毁坏正常受精胚胎，规避了胚胎干细胞研究应用中这一引人关注的伦理问题。

 

赵庆国博士为本文的第一作者，其它作者还有王瑊玏博士，技术员张郁和寇朝辉。高绍荣博士为本文通讯作者。此项研究由科技部和北京市科委资助。

 

正常胚胎干细胞来自囊胚内细胞团（Inner Cell Mass, ICM), 具有无限增殖能力以及能分化产生各种细胞和组织的全能性。因而胚胎干细胞具有巨大的潜能用于治疗组织细胞退化性疾病和遗传性疾病。伦理问题以及期望获得病人自身胚胎干细胞的需求，促使进一步寻找其它来源的胚胎样干细胞制备方法。单性胚胎干细胞就是其中之一，其中孤雄胚胎干细胞就是特定制备雄性胚胎干细胞。

 

该论文报道了采用核移植方法将不同阶段的生精细胞注入去核卵细胞从而成功获得了具有供体组织相容性的孤雄胚胎干细胞（Androgentic Embryonic Stem Cells, aES cells）。

 

以往报道的孤雄胚胎干细胞制备方法是通过去除雌原核后的两个受精卵融合而来的。一方面仍然存在毁坏胚胎的伦理问题，另一方面制备的孤雄胚胎干细胞全能性不尽人意。

 

高绍荣实验室采用细胞核移植的方法，将初级精母细胞(Primary spermatocytes, PS)，圆精细胞(round spermatids, RS)和成熟精子（Mature spermatozoa,S)三种不同阶段的生精细胞分别注入去核卵细胞，构建仅含有供体雄性基因组的重组胚胎，即孤雄胚胎。由此分别制备了PS来源的a(PS)ES, RS来源的a(RS)ES和S来源的a(S)ES三类aES细胞。

 

经多能基因mRNA分析和多能因子表达分析，以及畸胎瘤实验证实了这三类aES细胞具有胚胎干细胞的全能性。而且还获得了a(PS)ES和a(RS)ES细胞的嵌合体小鼠。研究中还发现随着培养时间的延长孤雄胚胎干细胞获得了和正常胚胎干细胞相似的基因印迹状态和相似的印迹基因表达水平。体内aES细胞移植实验表明获得的胚胎干细胞具有与供体鼠MHC组织相容的能力。该研究表明孤雄胚胎干细胞能够来源于生精细胞的不同阶段，是获得雄性自体MHC组织相容性胚胎干细胞的有效途径之一。

（生物通 小茜）

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STEM CELLS 17 Dec 2009 DOI:10.1002/stem.283

Generation of Histocompatible Androgenetic Embryonic Stem Cells Using Spermatogenic Cells

Qingguo Zhao 1, Jianle Wang 1 2, Yu Zhang 1, Zhaohui Kou 1, Sheng Liu 1, Shaorong Gao 1 *

1National Institute of Biological Sciences, Beijing 102206, China
2State Key Laboratory of Reproductive Biology, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

Androgenetic embryonic stem (aES) cells, produced by pronuclear transplantation, offer an important autologous pluripotent stem cell source. However, the isolation of aES cells, particularly individual-specific aES cells, using fertilized embryos has limited the practical applications of this technology in humans. In the present study, we applied a new approach, essentially described as somatic cell nuclear transfer (SCNT), and generated three types of aES cell lines using spermatogenic cells including primary spermatocytes (PS), round spermatids (RS) and mature spermatozoa (S) as donor cells, omitting the need to use fertilized embryos. Although abnormality of chimeras and absent germline competency indicated that all three types of aES cells exhibiting limited pluripotency, the epigenetic status of the aES cell lines tended to resemble normal ES cells during long-term culture and some parental-specific imprinted genes were expressed at levels comparable to those of normal ES cells. Furthermore, the histocompatibility of the aES cells was investigated by transplanting the differentiation progenies of the aES cells into MHC-matched and mismatched recipient mice. The results indicated that these aES cells were histocompatible with MHC-matched mice after transplantation. Our study provided evidence indicating that MHC-competent autologous aES cells could be generated from different spermatogenic cells using nuclear transfer into oocytes that could avoid using fertilized embryos.

 

高绍荣 博士

北京生命科学研究所研究员

研究概述：

本实验室工作主要集中在研究哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程(Reprogramming)的分子机理。将体细胞核通过显微操作移入去除遗传物质的成熟卵母细胞中从而启动胚胎发育是一个由体细胞基因表达逆转进入胚胎细胞基因表达的再编程过程，正是由于我们对卵母细胞再编程的分子机理不清楚才使克隆成功的效率仍然处于非常低的水平。而能够分离纯化卵母细胞中特有的再编程因子(Reprogramming Factors) 将会对克隆效率的提高以及干细胞的研究起到十分重要的意义。我们今后工作重点之一就是要通过核移植并结合生物化学的方法鉴定卵母细胞胞质中的这些重要因子。

 

近来，人们已经意识到胚胎干细胞的研究对一些疾病治疗的重大前景。通过核移植的方法可以得到与病人遗传信息相同的胚胎干细胞，从而可以消除移植后免疫排斥的可能。我们实验室已经通过核移植的方法建立起了数十株小鼠体细胞克隆胚胎干细胞系并正在进行体外分化为心肌组织的研究和体内移植后功能的鉴定。同时我们正在进行人治疗性克隆的研究以期尽快建立病人来源的体细胞核移植胚胎干细胞系。

 

小鼠胚胎发育过程中卵母细胞与早期胚胎极性发生机理的研究也是我们实验室的重要研究方向。

 

因此，本实验室以后的工作主要集中在：

1. 研究克隆胚胎再编程(Reprogramming)的分子机理，鉴定与纯化卵母细胞中特有的再编程因子(Reprogramming factor)。

2. 建立克隆胚胎干细胞系并进行体外分化与功能的研究。

3. 小鼠卵母细胞与早期胚胎极性发生机理的研究。