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。     

克隆狗问世

经过许多年的失败之后，它终于诞生了。2005年8月，一组韩国科学家宣布他们首次成功地克隆出一只阿富汗猎犬。这只小狗终于加入了由绵羊、山羊、小鼠、大鼠、猫、牛、猪、马、兔子、鹿和骡子组成的克隆动物俱乐部。但是，对于一些爱狗者而言，这并不意味着让他们的宠物再生已经为期不远。     

体细胞核移植技术在不同物种中的应用及提高其成功率的可能措施

体细胞核移植技术具有极其广阔的应用前景,但极低的成功率限制了这项技术在实践生产中的应用。不同的学者在不同的物种上进行了一系列的尝试,试图提高体细胞核移植的成功率。本文就体细胞核移植技术在不同物种中的成功应用进行阐述,并就如何提高体细胞核移植成功率阐明一些观点。     

人-牛异种克隆胚构建及其线粒体来源

通过人-牛异种核移植技术获得异种克隆囊胚, 便于在不消耗人类卵母细胞的情况下从异种克隆胚中分离出人类干细胞。通过透明带下注射法将人胎儿成纤维细胞和牛耳成纤维细胞分别注入去核牛卵母细胞中构建异种和同种胚胎, 并比较两者之间的融合率、卵裂率、8-细胞发育率以及囊胚率。并对处于2-细胞、4-细胞、8-细胞、桑椹胚、囊胚阶段的异种克隆胚的线粒体DNA来源进行检测。结果表明, 异种克隆胚体外各个阶段的发育率均低于同种克隆胚, 尤其是8-细胞到囊胚阶段的发育率, 以及囊胚率都显著低于同种克隆胚(P<0.05)。异种克隆胚在2-细胞到桑椹胚阶段检测到人、牛线粒体DNA共存, 囊胚阶段只检测到牛线粒体DNA。结果表明: 牛卵母细胞可以重编程人胎儿成纤维细胞, 完成异种克隆胚植入前的胚胎发育, 异种克隆胚由于核质相互作用的不谐调, 影响其发育能力, 使其囊胚率显著低于同种克隆胚。牛线粒体DNA存在于植入前异种胚胎发育的各个阶段。异种克隆胚胎用于人类胚胎干细胞分离具有可行性。     

人-兔异种核移植构建克隆胚的实验研究

“治疗性克隆”是人类最关注的课题之一,而人体细胞核移植是治疗性克隆的基础和前提。异种核移植的方法虽已被引入人体细胞克隆胚的构建,但供体细胞的类型、培养代数及准备方法与其效率之间的关系尚有待探讨。本实验以不同培养代数和不同准备方法的人卵丘细胞、皮肤成纤维细胞和软骨细胞为供体构建了克隆胚,对其发育情况的比较表明,以卵丘细胞为供体时重构胚的体外发育率高于其余二者,差异显著（P〈0．05）;不同培养代数的成纤维细胞克隆胚和不同冷藏天数供体细胞克隆胚体外发育率无明显差异。此外,本实验还尝试用荧光原位杂交法检测所构建的异种克隆胚核遗传物质的来源,结果显示来自人体细胞。本研究表明,人一兔异种核移植构建克隆胚切实可行;体细胞的类型与核移植效率相关;供体细胞的体外培养传代对克隆胚的发育并无影响;而冷藏是一种简便有效的供体细胞准备方法;此外,用FISH方法对重构胚进行核遗传物质的鉴定切实可行。     

动物克隆及其相关重编程机制研究

体细胞核移植技术已成功克隆出绵羊、牛、小鼠、猪、猕猴等多种动物,克隆技术也被广泛应用于畜牧业、生物医学、基础科研等众多领域。但是克隆的成功率较低,且克隆后代经常出现各种畸形,关键原因之一就是供体细胞重编程不完全。供体细胞核在进入去核卵后,会经历核膜降解、早熟染色质凝集、卵母细胞激活、核扩张、合子基因组激活等一系列事件,期间会发生染色质结构重编程、组蛋白变体合并、组蛋白修饰重编程、DNA甲基化重编程等多种重编程过程,只有重编程成功的胚胎才能正常发育成个体。该文总结了近年来克隆中重编程研究的进展并介绍了新兴的半克隆技术,希望以此加深对重编程机制的了解,从而使克隆的效率得到提高。     

利用改进的手工克隆技术生产转GFP基因猪克隆胚胎

通过体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer,SCNT)培育转基因动物新个体是当前被广泛使用的技术之一,但其生产成本高和转基因囊胚形成率低在很大程度上制约了该技术的应用。文章报告对该技术的一些改进以提高其成功率并降低成本。首先将增强型绿色荧光基因(EGFP)导入猪胎儿成纤维细胞中,通过荧光观察EGFP的表达来筛选适合做细胞核移植的体细胞。这样避免了外源EGFP基因虽已整合至猪基因组但不表达的情况,保证供体细胞100%是表达目标蛋白(绿色荧光蛋白)的细胞;然后利用新一代体细胞核移植技术——手工克隆技术(Handmade cloning,HMC)将供体细胞与卵母细胞融合生产胚胎。共收集了4个批次378个肉用家猪的卵母细胞,经体外培养成熟后手工去核得到266个去核卵母细胞,与EGFP细胞融合后获得127个重构胚胎,将重构胚胎体外培养到144 h,得到转基因囊胚65个,平均囊胚率为52.1±8.3%。与传统SCNT相比,HMC不仅操作简便,而且能大幅提高核移植细胞的囊胚率。更为重要的是,改进的手工克隆技术摆脱了昂贵的显微操作仪,为产业化生产转基因动物提供了新的实用基础。     

广西巴马小香猪体细胞克隆

本研究旨在检验新生广西巴马小香猪肾脏成纤维细胞支持克隆胚胎完全的体内发育潜能,亦即能通过其构建出存活的克隆猪,从而为克隆技术在广西巴马小香猪资源保存和开发上的应用奠定基础。首先制备新生雄性广西巴马小香猪肾脏成纤维细胞,用其制备体细胞核移植胚胎,追踪观察体细胞核移植胚胎体外发育潜能,最后通过胚胎移植检验其完全的体内发育潜能。实验结果表明,制备的新生雄性广西巴马小香猪肾脏成纤维细胞具有良好的细胞增殖活性,用其制备的体细胞核移植胚胎分裂率和囊胚率分别为77.7%(334/430)和16.5%(71/430),将1 658枚克隆胚胎移植给6头代孕母猪,其中2头妊娠并最终产下8头存活雄性克隆小猪和3头死胎,整体克隆效率为0.66%,存活克隆猪健康状况良好。本研究表明,新生猪肾脏成纤维细胞是一种理想的用于生产体细胞克隆广西巴马小香猪的细胞资源。     

克隆哺乳动物的胎盘发育缺陷

克隆又称体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT),该技术已在多种哺乳动物中成功建立并被逐渐应用。然而,利用该技术获得的哺乳动物克隆胚胎的发育效率非常低(一般只有1%~5%),这严重限制了克隆技术的应用。胎盘发育缺陷被认为是抑制克隆胚胎发育的一个主要原因。几乎所有的SCNT来源胎盘都会出现不同的发育缺陷,如胎盘增生、胎盘血管缺陷、脐带畸形等。胎盘异常的根本原因是滋养层细胞基因组在发育过程中未能建立正确的表观遗传修饰,导致胎盘发育调控相关的重要基因,特别是印迹基因的表达出现异常。印迹基因表达异常导致胎盘的形态异常和功能缺陷,进而影响克隆胚胎的发育能力。目前,虽然有许多提高克隆胚胎发育能力的研究报道,然而在大多数研究中克隆效率并没有得到大幅度的提高,主要原因之一是克隆胚胎的胎盘发育仍然存在诸多缺陷。本文综述了克隆哺乳动物的胎盘异常及其印迹基因表达,并对未来提高克隆效率的研究提出展望。     

供核细胞对体细胞核移植效率的影响

利用体细胞核移植技术克隆动物、生产转基因家畜具有极大的应用潜力。然而,核移植效率低下、克隆后代形态异常等问题仍然制约着体细胞核移植技术的产业化进展。影响体细胞核移植效率的因素很多,该文着重从供核细胞的类型、细胞体外培养、细胞凋亡及转基因操作等方面阐述其对体细胞核移植效率的影响。     

单、双标记基因筛选的转人乳铁蛋白基因供核细胞生产克隆山羊效率的比较

为比较两种筛选标记基因生产转人乳铁蛋白(hLF)基因克隆山羊的效率,利用单(新霉素抗性基因,Neor)、双(新霉素抗性和绿色荧光蛋白基因,Neor/GFP)标记基因筛选转基因的供核细胞,并制作体细胞核移植转基因山羊。山羊胎儿成纤维细胞电转染单标记基因表达载体(pBLC14)或双标记基因表达载体(pAPLM),分别有58.8%(20/34)和86.7%(26/30)的抗性细胞株检测到外源基因;转染pAPLM的细胞传代培养后,仅有20%(6/30)株细胞在传代中所有细胞均能观察到荧光;分别以pBLC14和pAPLM的细胞株作为供核细胞进行体细胞核移植,共获得806枚重构胚胎,胚胎移植受体后35 d、60 d妊娠率分别为53.8%、26.9%和39.1%、21.7%,最终分别产下5只(1.9%)和7只(1.4%)克隆山羊;经PCR及Southern blotting检测,所有出生山羊均整合有外源基因。结果显示,以单、双标记基因筛选供核细胞,其重构胚融合率、怀孕率和克隆动物出生率差异不显著(P>0.05),Neor/GFP双标记基因能准确、有效地用于转基因供核细胞筛选。同时,结果也表明Neor/GFP双标记基因转染的体细胞作为供核细胞对体细胞克隆效率未出现不利影响。     

不同方法处理供核细胞对细胞周期和重构胚发育的影响

利用流式细胞仪和细胞染色体核型分析技术,比较奶牛的转基因体细胞和正常细胞经血清饥饿、抑制培养周期同步化处理后的G0/G1期细胞比例;并将同步化处理的核供体细胞进行核移植,然后统计囊胚发育率.结果表明,血清饥饿和抑制培养均能获得较高比例的G0/G1期细胞,两组间差异不显著(P>0.05),但均显著高于未处理对照组(P<0.05);血清饥饿组的囊胚率显著高于抑制培养组和非处理对照组(P<0.05);但细胞同步化处理6 d后细胞染色体核型异常率增加.因此,要获得正常核型的G0/G1核移植供体细胞和较高的囊胚率,同步化处理时间以不超过4 d为宜.     

棉铃虫核多角体病毒iap2基因的克隆和序列分析

棉铃虫核多角体病毒（Helicoverpa armigera sinle-nucleocapsid nucleopolyhedrovirus,HaSNPV）基因组中发现了一个抗细胞凋亡基因iap2。该基因位于病毒基因组的BamH I-F片段,全长753个核苷酸,编码250个氨基酸,预计蛋白质分子量29.2kD。在iap2基因上游－30－－33的集团有一个TATA框,在－50－53的位置有一个早期转录信号CAAT,在终止密码子下游有一个poly(A)信号AATAAA,HaSNPV iap2基因编码一个锌指结构和两个BIR结构。与LdMNPV、AcMNPV、SeMNPV和OpMNPV的IAPs及果蝇DIAP2和人类XIAP等九种IAPs相比较,HaSNPV IAP2与其它的BIR（baculovirus IAP repeater）和RING结构在Cys/His基元（motif）位点上高度保守。     

浅谈哺乳动物的无性繁殖

浅谈哺乳动物的无性繁殖杜淼（中科院发育生物学研究所北京１０００８０）所谓的克隆是英文ｃｌｏｎｅ的音译而来的,实际的意思是无性繁殖。发育生物学领域中有关细胞发育的潜能性、细胞核和细胞质之间相互关系的问题,历来是很重要的研究对象,而细胞核移植的方法又是说明上述诸理论问题重要的手段之一,它的具体操作过程是（见图）：施主细胞（胚胎细胞或体细胞）用显微注射针转移到已经去除细胞核的卵子中,用电脉冲刺激或...     

全细胞胞质内注射法生产猪重构胚的研究(简报)

自从1997年克隆羊"Dolly"[1]出生以来,体细胞核移植技术得到广泛应用,已经有十余种克隆哺乳动物出生,但克隆效率仍然很低,核移植方法的不够完善是其重要原因之一.     

HBx、ras基因的克隆及精原细胞转染法制备转基因小鼠的初步研究

目的:探索以精原细胞转染法制备乙肝病毒HBx基因及突变ras基因的转基因小鼠的可行性.方法:首先构建携带HBx基因和突变ras基因的真核表达载体pcDNA3.1-HBx及pEGFP-N1-Kras.将上述两种重组载体混合后,用脂质体包被,用注入4只雄性小鼠之睾丸组织中.注射后4周,使上述处理过的雄性小鼠与雌性小鼠合笼交配.小鼠出生后2～4周,剪其尾尖,并以多聚酶链式反应(PCR)对基因整合进行鉴定.结果:共产仔小鼠35只,3只仔小鼠PCR阳性(阳性率8.6%).其中,两只HBx基因阳性,1只HBx、ras基因均为阳性.结论:以精原细胞作为栽体,建立带HBx及ms基因的小鼠模型是可行的,为建立树鼩转基因动物模型的研究打下基础.     

MIC3-EGFP融合蛋白真核表达质粒的构建及其在COS-7细胞中的表达

目的:构建以绿色荧光蛋白(greenfluoreseeneeprotein,GFP)为报告基因的重组表达质粒pEGFP-C2-MIC3并检测MIC3-EGFP融合蛋白其在COS-7细胞中的表达及定位.方法:通过基因重组的方法构建pEGFP-C2-MIC3重组真核表达质粒,并通过酶切和基因测序鉴定.脂质体法转染体外培养的COS-7细胞,转染后24h在活细胞状态下用倒置荧光显微镜直接观察MIC3-EGFP融合蛋白在COS-7细胞中的分布.结果:PCR检测,酶切鉴定及测序证实目的基因MIC3正确连接到pEGFP-C2的多克隆位点.pEGFP-C2-MIC3重组体转染COS-7后,在细胞质表达.结论:成功地构建了pEGFP-C2-MIC3融合蛋白真核表达质粒,在COS-7细胞中获得表达.