上海生化与细胞所最新Cell文章

　　生物通报道：来自中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所，第四军医大学等处的研究人员发表了题为“Generation of Genetically Modified Mice by Oocyte Injection of Androgenetic Haploid Embryonic Stem Cells”的文章，获得了胚胎干细胞研究的最新成果：一种新型获得遗传修饰动物的改良方法，这一方法不同于传统方法，主要基于单倍体胚胎干细胞（haESCs），相关成果公布在今天（4月27日）Cell杂志上。

文章的通讯作者是生物化学与细胞生物学研究所李劲松研究员，和徐国良研究员。对于这一成果，李劲松研究员表示，“目前培育遗传修饰转基因小鼠的过程繁冗，而且效率低”，“我们认为如果能够获得单倍体胚胎干细胞，通过将细胞注入卵子这样的简单过程，就能通过限制培育，将遗传信息传递给后代。”

在科学研究中常常需要用到遗传修饰的动物，传统的方法是通过人工受精，让精子与不成熟卵细胞结合。而这一新方法利用的单倍体胚胎干细胞。包括人在内的哺乳动物都是双倍体，即细胞中有两套染色体，一套来自父方，一套来自母方。然而，双倍体对于基因研究来说，是个巨大困难，因为科学家很难确定动物的某一性状是哪一套染色体决定的。

这样的干细胞与精子相似，只携带小鼠“爸爸”身上的遗传物质。利用这种干细胞，不仅可以简化遗传修饰小鼠（转基因小鼠）的培育过程，而且还可以获得传统方法无法获得小鼠性状。这一技术也许最终能用于帮助受到遗传疾病困扰的生育问题。

这种新方法通过单倍体干细胞代替精子，首先需要将未成熟卵子（卵母细胞）中的细胞核移除，然后注入精子，这一过程将能产生haESCs（部分保留了来自父系的化学修饰特性），这将能代替精子。这样研究人员就能成功获得带有haESC遗传特性的活体小鼠，这些动物被称为“semicloned mice（半克隆小鼠）”，能成长为成体小鼠。

“通过易操控的基因操作，将遗传信息传递给后代，这些单倍体细胞为遗传修饰动物培育开辟了新途径”，研究人员如此写道，下一个挑战将是改进haESCs的精子样特性，这可以通过不影响细胞功能的优化方法。

这一新方法也许还可以用于其他动物的遗传修饰，比如猴，此类动物遗传修饰一直受到限制，因为它们不接受嵌合体。而对于人类生殖来说，目前在试管婴儿IVF方面，haESCs显然不如精子，但是未来也许有一天将会体现出其优越性来。“也许将来某一天，我们将能利用一个相似的技术，纠正人类精细胞中的遗传疾病缺陷，获得一个健康宝宝”，李劲松说。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Generation of Genetically Modified Mice by Oocyte Injection of Androgenetic Haploid Embryonic Stem Cells

Haploid cells are amenable for genetic analysis. Recent success in the derivation of mouse haploid embryonic stem cells (haESCs) via parthenogenesis has enabled genetic screening in mammalian cells. However, successful generation of live animals from these haESCs, which is needed to extend the genetic analysis to the organism level, has not been achieved. Here, we report the derivation of haESCs from androgenetic blastocysts. These cells, designated as AG-haESCs, partially maintain paternal imprints, express classical ESC pluripotency markers, and contribute to various tissues, including the germline, upon injection into diploid blastocysts. Strikingly, live mice can be obtained upon injection of AG-haESCs into MII oocytes, and these mice bear haESC-carried genetic traits and develop into fertile adults. Furthermore, gene targeting via homologous recombination is feasible in the AG-haESCs. Our results demonstrate that AG-haESCs can be used as a genetically tractable fertilization agent for the production of live animals via injection into oocytes.