核移植胚胎干细胞的研究及其应用前景

随着核移植技术和干细胞技术的逐渐成熟,目前已获得牛、小鼠核移植胚胎干细胞,以及人 - 兔异种间核移植胚胎干细胞,这些细胞在体外可分化成多种细胞形态 . 已经进行的实验性动物克隆性治疗,显示了诱人的潜力,但人核移植胚胎干细胞研究还面临着许多问题,如建系效率低、卵母细胞来源有限以及伦理学和安全性问题等 . 长远地看,随着克隆效率的提高,在道德与法律之间达成共识,核移植胚胎干细胞必将造福人类 .     

奶山羊转基因供核细胞的再饥饿对核移植胚胎发育的影响

为提高转基因奶山羊体细胞核移植胚胎早期发育率,将经转染外源基因的山羊胎儿成纤维细胞经饥饿培养(含0.5?S的DMEM)5天后分成两部分:第一部分细胞-80℃或液氮冻存,试验前复苏后直接用作供核细胞(试验组Ⅰ),或复苏后恢复培养(含10% FCS的DMEM)2-5天后再饥饿5天用作供核细胞(试验组Ⅱ);第二部分细胞作传代培养(含10% FCS的DMEM)2天后再饥饿5 天用作供核细胞(试验组Ⅲ)。将上述不同处理的供核细胞进行细胞周期与存活率的检测,并将该供核细胞移入去除遗传物质的山羊MⅡ期卵母细胞的卵周隙内,经电融合、化学激活后,将核移植(NT)胚胎经0.8%琼脂糖包理后移入临时寄母输卵管内,培养6天后回收并观察NT胚胎的早期发育。结果,试验组Ⅱ所用供核细胞中G_0/G_1期细胞所占比例及其存活率分别为95.68%、99.9%,均显著地高于试验组Ⅰ(88.66%、80%);试验组Ⅱ的桑椹及囊胚期NT胚胎的发育率(66.09%)显著地高于试验组Ⅰ(22.00%)与试验组Ⅲ(50.51%)。将以上发育的NT胚胎分别移入同步发情的受体后,35 天作B超妊娠诊断,试验组Ⅱ的受体妊娠率为45.83%,显著地高于试验组Ⅰ(20.00%)与试验组Ⅲ(9.58%)。流式细胞仪分析结果表明,饥饿后的供核细胞经冷冻,复苏后恢复培养2-5天,再经饥饿处理,能显著地提高G_0/G_1期细胞的比例及细胞存活率;应用该细胞所组建的NT胚不仅具有较高的桑椹与囊胚期发育率,而且具有较高的受体妊娠率。     

小鼠体细胞核移植程序的研究

采用直接去核法、透明带切割法、PMM法3种核移植方法进行小鼠卵母细胞去核的研究。3种方法都未对卵母细胞核进行示踪,仅以第一极体作为参照进行去核,都属于盲吸法范畴,在去核率上没有显著差异。直接去核法对卵母细胞造成较大的伤害,去核操作过程中极易使卵母细胞膜破裂,发生崩解;透明带切割法分步操作使操作变得柔和,对卵母细胞的刺激减小,去核卵母细胞的存活率较高;PMM法靠脉冲电压在透明带上打孔进行辅助去核,脉冲参数稍大或压透明带太紧都极易在击破透明带的同时击破卵膜,使卵母细胞发生崩解。在构建重构胚的过程中,胞质内注射法较电融合法而言,程序简单,带入的供体胞质较少,构建重构胚的效率更高。     

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。     

人工锌指核酸酶突变EGFP基因的功能分析

锌指核酸酶技术在基因定点修饰中具有效率高和特异性好等特点,并成功应用于数十种生物。目前,该技术是否能应用羊上尚未报道。为了敲除转基因山羊标记基因 (EGFP),构建了一对针对EGFP外显子上的锌指核酸酶表达载体,将其电转染至转EGFP基因胎儿成纤维细胞中,研究了锌指核酸酶突变EGFP基因的效率和方式,利用基因显微注射单细胞获得获得的转基因 (EGFP) 细胞系作为锌指核酸酶的靶细胞。结果显示,通过锌指核酸酶的突变作用,转染后的细胞发绿色荧光比例下降,测序结果显示在EGFP外显子中插入1个碱基G,导致编码EGFP基因的阅读框改变,从而起到基因突变的作用。结果表明,文中构建的锌指核酸酶对EGFP基因有突变作用,可以为以后获得无标记基因供核细胞进行体细胞核移植生产克隆羊奠定基础。     

核移植与线粒体

线粒体是哺乳动物的产能、供能细胞器,与生长、发育、衰老和凋亡等多种细胞事件及疾病有关。哺乳动物核移植可能导致克隆胚胎及后代中线粒体的杂合性,从而影响到个体的表型甚至导致线粒体疾病。文章阐明了哺乳动物中线粒体的生物学功能及遗传特性,并分析了核移植中供体细胞和受体卵胞质两种来源的线粒体在同种胚胎细胞核移植、同种及异种体细胞核移植重构胚发育进程中的变化以及可能影响线粒体杂合性的一些因素,对其可能导致的线粒体疾病及解决方法进行了简单的阐述。

     

小鼠-牛体细胞种间核移植

本文探讨了小鼠-牛异质胚构建的简便方法及小鼠体细胞核在牛卵母细胞中重新编程的可能性。以牛的卵母细胞为细胞质供体,用去除透明带及徒手切割的方法去核,设定电压1.5 KV/cm,脉冲时间40μsec,与小鼠皮肤成纤维细胞进行电融合的融合率为67.44%,卵裂率为30.23%。融合细胞经离子酶素-6-DMAP激活,用微滴内压制做窝的方法培养小鼠皮肤成纤维细胞异质胚,异质胚的最终发育阶段为8细胞期。结果表明,去透明带牛卵母细胞经切割法去核,可用于小鼠异质胚构建;微滴内做窝的体外培养方法可避免无透明带胚胎的聚合。     

成熟促进因子对克隆重构胚核重编程的调控

成熟促进因子(maturation promoting factor,MPF)由催化亚单位P34cdc2和调节亚单位cyclin组成,对细胞周期的调控起着重要作用。目前,在核移植研究中发现：供体核在MPF的作用下发生核膜破裂(nuclear envelop breakdown．NEBD)和早熟染色体凝集(premature chromosome condensation,PCC),促进了核、质蛋白质因子的交换,有利于核重编程的进行。PCC还会对供体核的倍性及形态产生影响。     

哺乳动物核质重组胚后成性重序的机制

研究表明,供体核不完全或者不正确的后成性重序可能是核移植失败的主要原因。本篇文章综述了哺乳动物核质重组胚中存在的几种不同的后成性重序机制,包括DNA甲基化、染色质重构、基因组印记与X染色体失活、端粒维持以及其他后成性遗传机制。理解重组胚后成性重序的机制将有助于我们解决核移植技术中存在的问题,进而促进它的应用。     

HBD-3基因的乳腺特异性表达载体的构建及真核表达

为了制备高效表达人β-防御素-3基因的转基因奶牛提供可靠的核移植供体细胞,本试验采用RT-PCR从人胎盘组织获得人β-防御素3cDNA,通过双酶切法将目的基因片段hBD插入到质粒pBCP之间,最后再通过双酶切法将目的片段BCD插入到真核表达载体pEGFP-C1中,最终构建乳腺特异性表达载体pEBCD。脂质体介导法转染奶牛胎儿成纤维细胞G418,抗性筛选3~4周后,经PCR、RT-PCR扩增检测和报告基因EGFP表达检测,得到稳定整合外源基因的转基因供体细胞;同时检测稳定转染的奶牛乳腺上皮细胞系的上清液,检测到重组人β-防御素-3蛋白可以在奶牛乳腺上皮细胞组织特异性表达。