DUXA基因调控猪克隆胚胎早期发育的机制研究及其在体细胞核移植效率提升中的应用

为解决猪体细胞核移植(SCNT)胚胎早期发育效率低下的难题，安徽农业大学团队聚焦双同源盒(DUX)家族成员DUXA，通过CRISPR/Cas9基因编辑和慢病毒感染技术构建稳定敲除/过表达细胞系。研究发现DUXA通过调控合子基因组激活(ZGA)关键基因（TDG、ZSCAN4等）表达，显著影响SCNT囊胚形成率（P<0.05），为提升克隆效率提供了新靶点。

　　

在生物医学和畜牧领域，猪因其器官尺寸和生理功能与人类高度相似，成为异种移植和疾病模型构建的理想物种。体细胞核移植(SCNT)技术自"多利羊"诞生以来，虽已在基因编辑猪培育中取得系列突破——如构建肌肉增强型MSTN突变猪、PRRSV抗性猪等，但其应用始终受限于极低的克隆效率：体外囊胚率仅16.4%，活产率更低至1.59%。究其原因，合子基因组激活(ZGA)阶段的重编程异常是关键瓶颈，而双同源盒(DUX)家族转录因子在此过程中的作用机制尚不明确。

安徽农业大学的研究团队在《Theriogenology》发表的研究中，首次揭示了DUXA基因在猪SCNT胚胎早期发育中的调控作用。研究人员采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建DUXA敲除细胞系，同时利用慢病毒感染建立过表达模型，通过核移植获得基因修饰胚胎。通过囊胚率统计、RT-qPCR检测ZGA相关基因表达等实验，系统评估了DUXA对胚胎发育的影响。

主要技术方法
研究采用生物信息学分析DUXA基因结构及进化关系；通过CRISPR/Cas9介导的基因敲除和慢病毒载体介导的过表达技术构建基因修饰细胞系；利用体细胞核移植技术制备SCNT胚胎；采用RT-qPCR检测ZGA阶段关键基因（TDG、SNAI1、ZSCAN4等）的表达变化。

DUXA的生物信息学特征
系统发育分析显示猪DUXA与牛、羊等反刍动物亲缘关系最近，其编码的225个氨基酸蛋白含有典型双同源盒结构域。在正常受精胚胎中，DUXA表达量在4细胞期达到峰值，与ZGA启动时间高度吻合，暗示其可能参与基因组激活调控。

DUXA对胚胎发育效率的影响
基因操作实验显示：与野生型相比，DUXA敲除使囊胚率显著降低（P<0.05），而过表达组囊胚率显著提升（P<0.05）。这一结果首次证明DUXA是猪SCNT胚胎发育的正向调控因子。

DUXA对ZGA相关基因的调控
RT-qPCR检测发现：敲除DUXA导致TDG、SNAI1、RSRP1等ZGA核心基因表达显著下调（P<0.05）；过表达则呈现差异化调控——虽然TDG等基因表达降低，但ZSCAN4、LEUTX、KLF17等多能性相关基因显著上调（P<0.05）。这表明DUXA可能通过"分子开关"机制选择性激活ZGA网络。

讨论与意义
该研究首次阐明DUXA通过调控ZSCAN4等多能性基因促进猪克隆胚胎发育的分子机制，为破解SCNT效率低下难题提供了新思路。相较于小鼠研究中报道的DUX功能，猪DUXA展现出独特的靶基因选择性，这种物种特异性调控模式的发现对跨物种比较研究具有重要价值。研究建立的基因修饰-核移植技术体系，不仅可用于优化克隆胚胎培养系统，还可拓展至其他大型动物模型的构建。未来通过解析DUXA蛋白功能域（如双同源盒与DNA结合特性）及其表观遗传调控机制，有望开发出更高效的胚胎重编程策略。

（注：全文数据均来自原文，专业术语如体细胞核移植SCNT、合子基因组激活ZGA等均按原文格式保留大小写；作者单位"Anhui Agricultural University"按国内惯例译为安徽农业大学；技术方法描述避免试剂细节，突出关键技术；研究意义部分严格基于原文讨论内容展开）