哺乳动物体细胞核移植中供体细胞的研究进展

在哺乳动物体细胞核移植中,供体细胞是影响其效率的主要因素之一。供体细胞的类型、细胞周期、细胞的培养代数、冷藏与冷冻处理,以及供体动物的性别、年龄等都可能影响核移植胚胎的发育。根据现有资料,简要综述了在哺乳动物体细胞核移植中有关供体细胞的研究进展。     

供体细胞与哺乳动物体细胞核移植

哺乳动物体细胞核移植(克隆)技术在转基因动物生产、珍稀动物资源复原与保护、生物学基础研究等方面业已显示出重要的应用价值,而目前该技术还与诱导多能干细胞技术一同被认为是创制患者特异性多能干细胞,为再生医学临床"细胞治疗"提供素材的最佳手段。但是,体细胞克隆的效率仍不理想,关键机制还不清楚,严重制约了该技术的推广。因此,如何提高克隆效率已成为人们普遍关心的首要问题。在体细胞克隆技术所涉及的各环节中,供体细胞是影响克隆效率的最关键因素之一。该文从供体细胞的生物学因素和技术因素两方面进行了回顾,旨在为进一步探寻建立物种或供体细胞个性化准备方案,为提高动物克隆效率提供参考。     

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.     

体细胞核移植胚胎核重编程的研究进展

尽管在多种哺乳动物种系中成功制备了体细胞克隆后代,但当前的克隆技术仍有许多亟待解决的问题。体细胞核移植胚胎大多存在许多发育异常,造成了妊娠早期高流产率和出生后高死亡率。有研究认为,克隆胚胎发育障碍的一个重要的原因是供体细胞的遗传重编程不完全。哺乳动物种系中,DNA甲基化是胚胎发育期转录调节的必需步骤,除了单拷贝基因序列外,在基因组很多的区域都可以观测到克隆胚胎的异常甲基化。此外,克隆胚胎的基因印迹也存在异常。     

体细胞核移植与中心体遗传

体细胞克隆虽然在多种哺乳动物中成功获得后代, 但仍存在一系列的问题需要解决。克隆胚胎的发育能力由核移植后几小时内的细胞和分子过程决定, 包括染色体分离和纺锤体的重新组装。中心体的正常组成和分布能保证染色体分离的准确性及新生和出生后克隆动物发育过程中的基因组稳定性。文章在分析哺乳动物体细胞克隆存在的问题和简介中心体结构功能的基础上, 综述了中心体在配子和受精卵发育过程中的遗传机制, 同时阐述了体细胞克隆胚胎中心体及其相关蛋白的研究现状。     

猪体细胞核移植的研究进展和影响因素

自2000年Polejaeva IA获得第1头克隆猪后,短短几年时间全世界已有10多例成功的报道,使得猪的体细胞核移植有了长足的发展,但目前猪的体细胞核移植效率依然低下（1—2％）,人们对核移植中重编程分子机理的认识知之甚少。简要综述了猪体细胞核移植近年来的研究进展,就猪核移植中的技术难点和影响因素进行了分析,涉及供体细胞种类的选择、体外长期培养和高压筛选对随后核移植的影响以及供核细胞细胞周期的选择,核质双方的协调,去核和注核方法的选择,融合和激活程序的优化,妊娠的维持等。     

哺乳动物体细胞核移植研究现状及应用前景

扼要介绍了继世界首例体细胞克隆羊诞生后,哺乳动物体细胞核移植技术在最近3年内取得的研究进展、目前存在的问题及应用前景。     

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。     

猪体细胞核移植重构胚的体外发育

以卵丘细胞为核供体细胞组成重构胚,卵裂率达到56．7％,发育至桑椹胚率达到11．7％,囊胚率为6．7％,显著高于成纤维细胞重构胚（P＜0．05）。本文还研究了卵母细胞的采集方法、激活程序和卵龄对卵丘细胞核移植重构胚体外发育的影响。以血清饥饿法将卵丘细胞诱导G0/G1期,抽吸法／解剖法采集卵母细胞,体外培养33－44h,将卵丘细胞放至去核卵母细胞的卵周隙中,重构胚以钙离子载体A23817或电脉冲结合6－DMAP激活处理,体外培养6d。研究表明,卵母细胞采集方法、激活液中细胞松驰素（CB）、激活程度并不影响重构胚的发育（以卵龄44h的卵母细胞为受体）;而以电脉冲结合6－DMAP激活处理能提高重构胚发育能力（以卵龄33h的卵母细胞为受体）（P＜0．05）。本研究显示,以电脉冲结合6－DMAP激活卵丘细胞重构胚,体外能发育至囊胚。     

硬骨鱼类体细胞核移植的研究

本文用不同属、科、目的硬骨鱼类作材料进行体细胞核移植研究。鲫鱼（Ｃａｒａｓｓｉｕｓａｕｒａｔｕｓ）、鲮鱼（Ｃｉｒｒｈｉｎｕｓｍｏｌｉｔｏｒｅｌｌａ）和尼罗罗非鲫（Ｔｉｌａｐｉａｎｉｌｏｔｉｃａ）的体细胞核（头肾细胞）移植到鲤鱼（Ｃｙｐｒｉｎｕｓｃａｒｐｉｏ）的成熟去核卵中,通过继代核移植,在鲫鱼体细胞核和鲤鱼去核卵的属间组合中,获得发育到血液循环期的幼鱼;在鲮鱼体细胞核和鲤鱼去核卵的亚科间组合中,获得发育到心脏跳动期的晚期胚胎;在尼罗非鲫体细胞核和鲤鱼去枚卵的目间组合中,获得发育到肌肉效应期的胚胎。由于是直接用成鱼体细胞核作供核体进行核移植,因而能够克服供体鱼和受体鱼不同步产卵的困难。实验结果表明,这对进行硬骨鱼类核质杂交研究无疑是一种简便而又有效的方法。     

牛体细胞核移植技术研究进展

对近年来牛体细胞核移植技术研究的进展作一综述。其中包括:供体细胞种类、传代次数和所处细胞周期的选择;对供体细胞的特殊处理;卵母细胞的采集;传统去核方法的优化、去透明带核移植技术的建立与发展;胚胎重构、激活和体外培养条件的比较与改进等内容。     

牛体细胞克隆胚胎类ES细胞集落的筛选及其核移植

对第7d的牛体细胞克隆囊胚进行体外增殖培养,分离筛选类ES细胞,并对其进行了传代培养,接种在饲养层上的体细胞克隆囊胚细胞,在传代的24h内增殖形成小集落,2～3d有雀巢状的集落出现,筛选形态相同的细胞集落进行传代培养,4～5代后,皿底出现多个大小不等的多细胞单层集落,将传4～5代的细胞集落接种到无饲养层的4孔培养皿中培养,24h出现多细胞单层集落,4～7d长满皿底,并形成上皮样细胞,呈网状,将其作为核供体细胞进行核移植实验。结果有80%（40/50）核-质融合的移核重构胚发生卵裂,5%（2/40）发育至桑椹胚期,2.5%（1/40）发育至囊胚期,92.5%（37/40）停止在2～4细胞期,结果表明：采用牛体细胞克隆胚胎的类ES细胞进行核移植,具发育形成早期胚胎的潜能。     

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。     

Embryonic stem cells generated by nuclear transfer of human somatic nuclei into rabbit oocytes

To solve the problem of immune incompatibility, nuclear transplantation has been envisaged as a means to produce cells or tissues for human autologous transplantation. Here we have derived embryonic stem cells by the transfer of human somatic nuclei into rabbit oocytes. The number of blastocysts that developed from the fused nuclear transfer was comparable among nuclear donors at ages of 5, 42, 52 and fi0 years, and nuclear transfer (NT) embryonic stem cells (ntES cells) were subsequently derived from each of the four age groups. These results suggest that human somatic nuclei can form ntES cells independent of the age of thedonor. The derived ntES cells are human based on karyotype, isogenicity, in situ hybridization, PCR and immunocytochemistry with probes that distinguish between the various species. The ntES ceils maintainthe capability of sustained growth in an undifferen tiated state, and form embryoid bodies, which, on furtherinduction, give rise to cell types such as neuron and muscle, as well as mixed cell populations that expressmarkers representative of all three germ layers. Thus, ntES cells derived from human somatic cells by NTto rabbit eggs retain phenotypes similar to those of conventional human ES ceils, including the ability toundergo multilineage cellular differentiation.     

转基因红鲤体细胞的核移植

以F4代转hGH基因红鲤体细胞（肾脏和尾鳍）及培养18代的F4代转hGH基因红鲤尾鳍细胞为核供体,泥鳅或黄河鲤成熟卵为受体,进行了核移植,以探讨外源F4代转基因鱼体外源基因的分布与存在形式,稳定性和克隆转基因鱼的可能性。F4代红鲁肾脏细胞核与泥鳅卵配合的核移植胚胎有12．4％发育到囊胚,0．33％发育到神经胚;F4代尾鳍细胞核移入泥鳅卵后的重组胚发育到囊胚,神经胚、肌节期和肌肉效应期的胚胎分别为24．5％、0．3％、0．2％和0．1％;对照卵无发育。F4代红鲤尾鳍培养细胞与黄河鲤卵子配合的重组胚胎有50．53％发育到囊胚,5．69％发育到原肠胚,0．53％发育到神经胚,0．4％发育到肌节期。说明由于同种细胞核与卵细胞的相容性高于异种核卵的相容性,早期发育率高;而由于培养细胞的异倍化,后期的发育率降低。用PCR技术对供体鱼不同个体及同一体不同组织外源基因检测,结果100％个体为阳性鱼,而且不同组织的阳性率也是100％,说明外源基因均匀分布在不同组织中。无论F4代转基因鱼的肾脏细胞、尾鳍细胞还是培养的尾鳍细胞作核移植供体,核移植胚胎中hGH基因的检出率为100％。说明F4代转基因红鲤个体不同细胞都存在hGH基因,而且经长期培养不会丢失。表明F4代转基因红鲤中的外源hGH基因已基本稳定,体细胞核移植可以作为获得同质化转基因鱼的有效手段,但核移植效率还很低。另外还讨论了核质的相容性、细胞周期的协调、染色体的变异等因素对核移植的影响。     

体细胞来源及培养代数对核移植重构胚发育的影响

为探讨体细胞来源及培养代数对核移植重构胚发育的影响,实验采用电融合法将小鼠2—细胞胚胎卵裂球、胚胎干细胞(ES)、胎儿成纤维细胞、耳成纤维细胞、尾尖成纤维细胞、睾丸支持细胞和精原细胞以及不同培养代次的胎儿成纤维细胞进行了核移植。结果显示：2—细胞胚胎卵裂球供核重构胚发育最好,囊胚率为7．4％;ES细胞重构胚虽然发育率低,但仍有囊胚出现,比例为0．7％;胎儿成纤维细胞重构胚最高发育阶段为桑椹胚,比例为0．2％;精原细胞重构胚只能发育到8-细胞阶段,比例为0．3％;其他几类细胞重构胚则仅能发育至4-细胞阶段。不同培养代数的胎儿成纤维细胞重构胚除第3代外都可发育到8-细胞阶段,且发育率差异不显著,但第一代细胞重构胚2-细胞发育率(40．7％)显著低于2、3和4代细胞重构胚。结果表明：不同分化程度的细胞核移植后,重新编程的难易程度是不一样的,分化程度越高则重新编程越难;未调整细胞周期的ES细胞由于多数处于S期,所以重构胚发育率很低;体外培养传代有利于体细胞核移植后重新编程。