位置:首頁 > 新聞動態 > 科研進展  
修複基因印記異常大幅提高動物克隆效率

  體細胞核移植(Somatic Cell Nuclear TransferSCNT)是指通過顯微操作,將單個體細胞的細胞核移植到去核的卵母細胞中的技術過程,也被稱爲克隆(Cloning)。卵母細胞的細胞質能將體細胞核轉變爲全能狀態,並發育成爲完整的動物。 

 

  2017年,利用早期胚胎DNase-seq測序技術,Inoue Azusa,蔣岚和陸發隆在哈佛大學張毅實驗室發現了H3K27me3控制的印記(親本特異性單等位表達)的蛋白編碼基因,其中四個(Sfmbt2Gab1Smoc1Jade1)在胎盤中被H3K27me3印記,在胎兒中不被印記(雙等位表達)。並且隨後張毅實驗室發現該印記現象在克隆胚胎中缺失。然而這些印記異常是否對克隆動物的發育有影響以及修複該印記是否可以提高克隆效率仍然未知。

 

  在本研究中,研究人員利用小鼠單倍體幹細胞作爲敲除載體,利用基因編輯技術成功獲得了攜帶四個H3K27me3印記基因單等位敲除的體細胞用以模擬這些基因印記表達狀態。結果顯示,這四個基因的印記模擬極大的提高了成纖維細胞克隆的效率,從0%(移植404枚野生型克隆胚胎出生0只)提高到最高14.2%(移植49枚四敲除克隆胚胎出生7只)。進一步研究發現,攜帶這四個基因印記模擬的實驗組克隆小鼠的體重以及胎盤的重量與正常受精卵來源小鼠相似,沒有普通克隆小鼠中常見的體重增加和胎盤增大的異常。表明胎盤中H3K27me3印記基因異常(雙等位表達)是克隆動物體重和胎盤異常的重要因素。 

 

  本研究結果顯示,胎盤的H3K27me3介導印記的異常可能是克隆胎盤過大這一常見克隆動物發育缺陷的重要貢獻因素;由于成纖維細胞是豬、牛、猴等大動物克隆中的廣泛使用的供體細胞,本研究的發現可能具有廣泛的應用前景。 

 

  相關研究結果發表于《Cell Stem Cell》雜志,題目爲“Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer” (doi.org/10.1016/j.stem.2020.05.014)。此研究由中國科學院动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院与中國科學院遗传与发育生物学研究所等机构合作完成。中國科學院动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院周琪研究员、李伟研究员及中國科學院遗传与发育生物学研究所陆发隆研究员为文章的共同通讯作者。中國科學院动物研究所博士后王乐韵、李治琨、王立宾,博士生刘超、孙雪寒以及副研究员冯桂海为本文的共同第一作者。研究受科技部、国家自然科学基金委、中國科學院、博士后基金等项目的资助。 

    

:修複H3K27me3印記異常能提高克隆效率、改善克隆小鼠和克隆胎盤的發育表型