表观遗传药物对体细胞核移植胚胎发育的促进作用

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)是利用卵母细胞胞质中的重编程物质对高度分化体细胞核进行重编程作用使其恢复全能性并发育为新个体的技术。在SCNT过程中,表观遗传修饰参与卵母细胞的重编程,如DNA甲基化修饰和组蛋白的翻译后修饰。这些重编程的异常修饰会对SCNT胚胎的发育产生不良影响。表观遗传药物,如DNA甲基转移酶抑制剂和组蛋白去乙酰基酶抑制剂,可改善表观遗传修饰的异常现象,促进体细胞核移植重构胚的重编程。该文对SCNT胚胎重编程过程中的异常表观遗传修饰以及近年来报道的表观遗传相关药物进行综述,并进一步探讨了这些药物对SCNT胚胎发育的促进作用。     

体细胞克隆哺乳动物胚胎发育的表观遗传学

如何提高克隆效率和体细胞核移植后表观遗传重编程的潜在机制的研究是当前生命科学的热点之一。将处于分化状态而进行核移植的体细胞转变成具有全能型的早期胚胎的关键是表观遗传的重编程。文章从基因印迹,x染色体失活,端粒长度等方面来探讨哺乳动物克隆胚胎在发育过程中的表观遗传重编程的机制。     

TSA促进转基因猪体细胞核移植胚胎发育和外源基因表达

不完全的表观遗传重编程是造成转基因克隆动物效率低下的主要原因,组蛋白修饰作为表观遗传修饰的一个重要部分,可以直接影响克隆胚胎的发育和外源基因的表达情况。TSA(Trichostatin A)作为一种组蛋白去乙酰化抑制剂,可以改变组蛋白的乙酰化水平,促进表观遗传重编程,提高克隆动物的效率。同时TSA能改变染色质结构,使转录因子易于与DNA序列结合,促进外源基因的表达。文章确定了TSA处理转基因猪成纤维细胞和核移植胚胎的最佳条件,分别为250 nmol/L、24 h和40 nmol/L、24 h,通过进一步正交实验发现,TSA同时处理供体细胞和克隆胚胎可以显著的促进核移植胚胎的体外发育。此外,无论TSA处理转基因猪成纤维细胞或核移植胚胎,都可以提高外源基因的表达水平。     

体细胞核移植后表观遗传重编程的异常及其修复

体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)是指将高度分化的体细胞移入到去核的卵母细胞中发育并最终产生后代的技术。然而, 体细胞克隆的总体效率仍然处于一个较低的水平, 主要原因之一是由于体细胞供体核不完全的表观遗传重编程, 包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、基因组印记、X染色体失活和端粒长度等修饰出现的异常。使用一些小分子化合物以及Xist基因的敲除或敲低等方法能修复表观遗传修饰错误, 辅助供体核的重编程, 从而提高体细胞克隆效率, 使其更好地应用于基础研究和生产实践。文章对体细胞核移植后胚胎发育过程中出现的异常表观遗传修饰进行了综述, 并着重论述了近年来有关修复表观遗传错误的研究进展。     

核重编程机制的影响因素

哺乳动物体细胞核移植技术在农业、生物技术、医药生产和濒危动物保护等方面具有很大的潜力和应用价值,已成为目前发育生物学研究的重要方法。但是核重编程仍是核移植技术的关键因素,制约了重构胚胎干细胞的研究。只有供核发生完全重编程,重构胚胎才能正常发育。核重编程与供核者的年龄,供核细胞的组织来源、分化状态、细胞周期、传代次数,供核细胞的表观遗传标记以及供卵者的年龄、卵子的成熟度等因素有关。创造各种适于核重编程的条件有利于从更高的起点开展核移植胚胎干细胞的研究,提高重枸胚胎干细胞建系效率。     

细胞核重编程对克隆的影响

细胞核重编程是哺乳动物正常受精胚胎和克隆胚胎发育过程中的一个重要特性,主要是对表观遗传学特征进行重新编写,包括染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化、印记基因表达、X染色体失活等表观遗传修饰的改变。通过细胞核重编程,首先,受精卵和克隆胚胎的供体核停止其特有的基因表达程序,恢复为全能状态的基因表达程序;然后,受精胚胎和克隆胚胎的细胞再从全能状态重新进入分化状态,最终形成各种组织和器官。近年来,不少研究表明,克隆胚胎的细胞核重编程存在不同程度的表观遗传修饰异常,可能对克隆及其农业和医学应用有着重要影响。本文就正常和克隆胚胎细胞核重编程的研究进展以及克隆胚胎的细胞核重编程异常对克隆的影响作一综述,并对目前有关治疗性克隆前景的不同看法进行了讨论。     

2011年第7期《遗传》封面说明

不完全的表观遗传重编程是造成转基因克隆动物效率低下的主要原因,组蛋白修饰作为表观遗传修饰的一个重要部分,可以直接影响克隆胚胎的发育和外源基因的表达情况。TSA(Trichostatin A)作为一种组蛋白去乙酰化抑制剂,可以改变组蛋白的乙酰化水平,促进表观遗传重编程,提高克隆动物的效率。同时TSA     

体细胞核移植后核重编程的影响因素

近年来,人类核移植胚胎干细胞建系成为一项炙手可热的研究,用再生医学的理念治疗退行性疾病及器官移植为这一研究带来无穷的魅力和生命力;但是核重编程仍是核移植技术的瓶颈,制约了重构胚胎干细胞的研究。核重编程是指供体细胞核移入卵母细胞后必须停止本身的基因表达程序并恢复为胚胎发育所必需的特定的胚胎表达程序。只有供核发生完全重编程,重构胚胎才能正常发育。核重编程与供核者的年龄,供核细胞的组织来源、分化状态、细胞周期、传代次数,供核的表遗传标记以及供卵者的年龄、卵子的成熟度等因素有关。一般来说,颗粒细胞作为核供体最易被核重编程。供核者为胎体或新生体,供核细胞处于低分化状态或已传数代,供核细胞经过去表遗传标记处理,供卵者性成熟且年龄轻、卵子核与胞浆都成熟等均为有利于核重编程的因素。重构胚胎的培养方法对核重编程也至关重要,目前主张使用序贯培养及体细胞化培养。创造各种适于核重编程的条件有利于从更高的起点开展核移植胚胎干细胞研究,提高重构胚胎干细胞建系效率。     

供体细胞的不同选择和处理对重编程过程的影响

摘要: 供体细胞核移入去核的卵母细胞后, 必定要经过表观遗传修饰的重编程过程, 回到胚胎开始发育的全能状态。若重编程过程不完全, 必定会导致克隆效率降低。但是, 体细胞核的重编程能力不仅仅是在其移入去核的卵母细胞后所体现, 它在不同的供体细胞当中的潜能也是不尽相同的。并且, 对供体细胞进行不同的处理, 也会导致其重编程的能力和程度不同。文章首先阐述了供体细胞的类型、代数、周期、年龄以及物种的不同选择对其核移植后重编程过程的不同影响, 其后又通过对供体细胞的冷冻保存, 血清饥饿以及不同试剂的处理等方面对重编程过程所起到的作用作出了概况性的论述与分析     

表观遗传调控在哺乳动物体细胞核移植上的应用研究进展

体细胞核移植也称为克隆,是指将体细胞经显微操作植入到去核的卵母细胞质中,不通过精子和卵子结合,在体外生产出与供体细胞具有相同遗传物质的胚胎以及动物个体。近年来克隆技术不断发展,但其效率依然有待提高,导致克隆效率低下的重要原因之一便是供体细胞核物质表观遗传重编程不完全。DNA甲基化和组蛋白乙酰化是人们研究最多的两种表观遗传修饰,此外,基因印记、X染色体失活和端粒长度异常修饰状态也受到研究者的关注。因此如何调节和修复植入前克隆胚胎异常的表观遗传学状态对于提高克隆效率有着重要的意义。本综述植入前克隆胚胎存在的异常表观遗传现象,为建立更为高效的体细胞核移植体系提供一定的理论依据。     

DNA甲基化和组蛋白修饰在克隆动物发育过程中的作用

体细胞核移植在农业应用、生产疾病模型动物、转基因家畜或产生人胚胎干细胞来治疗人类的疾病方面有巨大的应用潜力。虽然已经成功克隆出多种哺乳动物, 但该技术仍存在一些未解决的问题, 包括产生克隆动物的效率低和克隆动物的异常等。异常的表观遗传重编程是克隆胚胎发育失败的一个重要因素。文章重点论述了DNA甲基化、组蛋白修饰及其与克隆胚胎发育的关系。了解表观遗传调控机制有助于解决核移植技术中存在的问题, 有利于更好地应用这项技术。     

表观遗传信息在动物胚胎发育过程中的重编程

表观遗传修饰调控基因的表达对胚胎发育至关重要。近期,对表观遗传修饰在跨代遗传及早期胚胎发育重编程方面的认识获得了突破性进展。在此,着重阐述DNA甲基化修饰和染色体3D结构在跨代遗传和胚胎发育过程的重编程。在斑马鱼中,子代胚胎抛弃卵子的甲基化图谱,而完全继承精子的DNA甲基化图谱;哺乳动物早期胚胎发育过程出现了全基因组去甲基化的过程,父源和母源基因组都存在主动和被动的去甲基化过程。染色体3D结构在动物受精后,TAD(topologically associated domain)结构消失,并逐渐重新建立。这些重编程对胚胎的发育过程的基因调控起着重要的作用。     

正常胚胎与核移植重构胚发育中的生物学变化比较

本文介绍了正常胚胎和核移植重构胚发育过程中的生物学变化,从细胞形态学和分子机理两方面阐述了二者之间的差异,总结了影响核移植重构胚胎发育的主要因素。在细胞形态学上着重探讨了卵子染色体结构变化对于卵重编程作用的影响,在分子水平上对卵子组蛋白与供核细胞组蛋白的置换进行了讨论,理论上为核移植效率的提高提供了借鉴。     

Scriptaid在猪体细胞核移植应用的研究进展

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)效率低下严重制约了克隆猪的产出,而在SCNT胚胎中表现出的表观遗传重编程(epigenetic reprogramming)不完全是导致该结果的重要原因。大量的研究表明组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor,HDACi),如Scriptaid(SCR),能够修复克隆胚胎的表观遗传重编程状态,包括提高供体核组蛋白的乙酰化水平、促进重要转录因子的转录活性以及增强染色质重塑等,从而促进SCNT胚胎的发育。本综述在参阅国内外研究成果的基础上对SCR在猪克隆中的应用进行分析和论述,以期为进一步在克隆猪的生产实践中加以应用奠定基础。     

体细胞核移植诱导的表观遗传学变化

体细胞核移植技术是指将一个分化的体细胞核置入去核的卵母细胞中,并发育产生与供体细胞遗传背景一致的克隆后代的技术。目前,世界上通过体细胞核移植技术已经产生了许多的克隆动物。但克隆过程中还存在着很多问题,比如,克隆效率太低、克隆个体常伴有表型异常和早亡等,从而使该技术应有的应用潜力不能得到充分的发挥。体细胞表观遗传学重编程的不完全或紊乱是造成核移植诸多问题的主要原因。近十多年来,人们对体细胞核移植后的重编程进行了广泛的研究,其核心内容包括核及核外结构的重塑、DNA甲基化模式的重建、基因印迹和x染色体失活、组蛋白乙酰化模式的重建、端粒长度恢复等,以期能够对其重编程加以人为干预,从而提高动物克隆效率。本文拟对体细胞核移植诱导的重编程研究进展加以综述,希望对体细胞重编程机制的阐明有所启发。     

Mash2基因在体细胞克隆牛肺脏中DNA甲基化状态分析

体细胞核移植(体细胞克隆)技术在动物生产、医药工业、治疗性克隆以及对珍稀濒危动物的拯救有重要意义,然而克隆效率低下以及克隆动物发育异常,严重制约了克隆技术的发展和应用．在体细胞核克隆中,供体核来自高度分化了的体细胞,发生在核移植后几小时内供体核的重编程,决定了克隆胚胎的发育能力．印记基因是由等位基因表观遗传修饰的不对称导致的基因表达具有亲本选择性,而DNA甲基化是调控印记的一个主要方式．印记基因Mash2在胚胎发育和器官形成过程中起着非常重要的作用．为了探求核移植过程中Mash2基因DNA 甲基化的表观重编程是否充分,利用亚硫酸氢盐测序法对出生48 h内死亡的体细胞核移植牛和正常对照牛肺脏中Mash2基因的DNA甲基化状态进行分析．结果显示,尽管位于Mash2基因启动子和第一个外显子处的CpG岛在正常牛和克隆牛中甲基化水平都不高(20.04%,5.55%),但克隆组的甲基化水平仍显著低于正常对照组 (P < 0.05)．甲基化模式正常组中9N3有5种不同的形式,9N4仅1种;而克隆组9C3和9C5也分别是1种．推测Mash2基因的异常DNA甲基化很可能是导致克隆牛肺脏发育异常的一个重要原因．     

母源物质对重编程作用研究进展

卵母细胞发生过程中会积累大量的物质,即所谓的母源物质(maternal materials),自然状态下,这些母源物质对受精以及之后的发育具有重要的生物学功能。雌雄配子融合后,精子核与卵母细胞中单倍体染色体组均会发生剧烈的表观遗传修饰变化,这个过程也同样发生在体细胞核移植到卵母细胞质之后,这种变化被称之为重编程。重编程奠定了新个体发生发育全部程序的基础,因此是一个备受重视的生物学过程。重编程包括DNA去甲基化、染色质重塑和组蛋白修饰等。受精后,卵母细胞与精子的基因组均会在一定时间和空间范围内经历相应的重编程过程,清除各自基因组在配子形成中保留的表观遗传学修饰,调控基因表达并形成正常发育的全能性胚胎。受精后,卵母细胞成熟中积累的多种母源物质聚集在雄原核周围,调控其基因组的重编程。体细胞核移植胚胎中供体细胞核注到去核卵母细胞后也将在卵母细胞中蛋白质、mRNA、酶类等母源物质的作用下进行重编程。现总结了母源物质对雄原核及供体细胞核重编程作用的研究进展,并探讨了母源物质作用的可能机制。     

动物核移植中核的重编程

动物体细胞核能被去核卵重新编程,获得发育的全能性.在重编程过程中,核仁结构发生变化,组蛋白被修饰.端粒酶基因能被重编程,从而恢复核移植后代的端粒长度.核移植后,克隆后代出现X染色体失活.核基因能被重编程,引起基因表达改变.     

核移植技术的建立与发展

核移植技术是指通过显微操作技术将供体细胞核转移到去核卵母细胞,进而获得重构胚胎的过程。从上世纪50年代开始到现在,核移植技术得到了广泛的发展和深入的研究,并在生命科学的多个领域发挥重要的作用。核移植技术的建立与发展可分为两个阶段:起始阶段开始于卵体积较大的两栖动物。这一阶段核移植技术主要用来研究细胞核的功能及与胞质之间相互作用。其后核移植技术在哺乳动物中的应用促进了该技术的更深入发展。相对于两栖动物,核移植技术在哺乳动物中的研究和应用也呈现更加深入、多元的特点。主要包括:不同哺乳动物物种及不同供体细胞类型的克隆研究;显微操作技术的发展和完善;重编程机制的研究及核移植效率的提高;核移植在濒危物种保护、个性化干细胞治疗及遗传修饰动物模型构建方面的应用等。该文将就这两个阶段核移植技术的发展历程进行综述并对其在非人灵长类动物模型构建中的应用进行展望。     

哺乳动物体细胞异种核移植胚胎早期发育的研究进展

体细胞异种核移植是指将一个物种的体细胞移植到另一物种的去核卵母细胞中,移入的体细胞核在受体胞质中重编程并发育成新个体的实验方法.该方法为拯救濒危物种和获取灵长类胚胎干细胞提供了可能的途径.但这方面的研究目前还只获得初步的进展,核重编程不完全以及异种胚胎的囊胚率低仍是其面临的主要难点.本文从基因表达、表观重编程、线粒体异质性、核重塑和核移植体系优化等方面入手,介绍近年来哺乳动物体细胞异种核移植的研究进展,并探讨异种重构胚重编程所面临的关键问题和可能获得成功的方法.