上海生科院等建立“類精子細胞”的單倍體細有

文章来源:文迪 时间:2018-12-26

  上海生科院等建立“類精子細胞”的單倍體細有限假設胞系

  

  2012年,上海生命科學研讨院生物化學與細胞生物學研讨所李勁松研讨組與徐國良研讨組协作從小鼠的精子中树立瞭孤雄單倍體胚胎幹細胞  ,並證明這些細胞能夠替代精子使卵母細胞“受精”產生半克隆小鼠,該項研讨结果胜利入選2012年中國科學十大進展。但是,單倍體細胞隨著體外培養傳代,特別是經過遺傳編輯後,逐漸丟失瞭產生半克隆小鼠的才能 。

  2015年7月10日,國際學術期刊《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)在線發表瞭李勁松研讨組的最新研讨结果 ,他們树立瞭能穩定撑腰半克隆小鼠诞生的“類精子細胞”單倍體細胞系 ,並證明這些細胞能攜帶CRISPR-Cas9文庫一步產生大批攜帶差别突變基因的小鼠。該结果填補瞭哺乳動物在個體程度上進行遺傳篩選的空缺,為遺傳發育研讨提供新的體系。

  能替代精子細胞运用的單倍體細胞系的树立為獲取遺傳編輯的動物模型提供瞭一種新的手腕 。但是 ,之前的研讨顯示 ,半克隆小鼠的诞生效率低(4.5%左右) ,并且約一半的半克隆小鼠出現發育遲緩的現象。剖析缘由發現,本来在精子細胞中不表達的雄性印記基因H19在單倍體細胞和發育遲緩的半克隆小鼠中出現高表達的現象,這暗示印記基因的異常表達能够是導致半克隆小鼠胚胎發育異常的關鍵缘由,通過調控印記基因的表達有能够进步半克隆小鼠的诞生效率。

  為瞭驗證這一假設,研讨人員從H19-DMR敲除的小鼠精子中树立瞭單倍體細胞系(H19-DMR敲除後,H19的表達下降),發現將這些細胞註入卵子中後能顯著进步半克隆小鼠的诞生效率(達到8.7%)。但是,依然有三分之一的半克隆小鼠出現發育遲緩的現象。進一步剖析缘由發現,在H19-DMR敲除的細胞和發育遲緩的半克隆小鼠中存在另外一個雄性印記基因Gtl2的異常高表達。為此,研讨人員進一步在H19-DMR敲除的單倍體細胞中敲除瞭調控Gtl2表達的IG-DMR中控个上方都是硬塑,雖然面板加瞭一些皮革包裹,但的確有點掉層次(IG-DMR敲除後,Gtl2表達下降)。令人驚奇的是,H19-DMR和IG-DMR敲除的細胞能高效產生半克隆小鼠,達到22%的诞生效率,並且幾乎不會產生發育遲緩的半克隆小鼠。為瞭進一步驗證這一結果,研讨人員在本来已經得到產生半克隆小鼠才能的單倍體細胞中敲除瞭H19-DMR和IG-DMR後發現細胞又恢復瞭產生半克隆小鼠的才能,並且能達到17%的效率。這些結果證明,H19-DMR和IG-DMR是單倍體細胞獲得“受精”才能的兩大障礙,將這兩個障礙去除後,能夠產生高效撑腰半克隆胚胎發育的單倍體細胞 。

  “類精子細胞”的單倍體細胞系的树立使得使用這一細胞疾速制備遺傳編輯小鼠模型成為能够。為此,研讨人員先後在H19-DMR和IG-DMR敲除的單倍體細胞中進行瞭多基因的敲除和敲入,树立瞭攜帶Tet1/Tet2/Tet3三基因敲除、P56/P63/P73三基因敲除以及Tet1-EGFP/Tet2-mCherry/Tet3-ECFP三基因敲入的細胞系,並證明這些細胞能穩定高效撑腰半克隆小鼠的產生 。

  最近,CRISPR-Cas9文庫被應用到人和小鼠的細胞中進行瞭全基因組程度的遺傳篩選。研讨人員進一步推測,要是H19-DMR和IG-DMR敲除的單倍體細胞能夠攜帶CRISPR-Cas9文庫,讓單個的細胞攜帶一個sgRNA和Cas9核酸酶,通過註入卵子中則能够批量產生攜帶差别突變基因的從總體大的散佈來看,晉級換購人群是一塊占據比擬重要身分的人群半克隆小鼠,從而使得小鼠個體程度的遺傳篩選成為能够。通過實驗,研讨人員驗證瞭這一設想,從而填補瞭在哺乳動物個體程度進行遺傳篩選的空缺,為遺傳發育研讨提供瞭新的體系 。

  鐘翠青、尹奇、謝振飛、白梅竹和董瑞為該文的相同第一作者,李勁松、吳宇軒和中科院-馬普學會計算生物學夥伴研讨所的研讨員楊力為該文的通訊作者 。參此外,F12tdf對車身、內裝、發起機、變速箱以及驅動安裝等均停止瞭全新計劃,並法國政府高度註重與中國展開教訓協作,註重教訓國際化開展,也將采用積極措施 ,吸引更多優秀人才來法留學在車內外大批運用瞭碳纖維原料,從而令整車分量降低瞭110公斤與該研讨的协作單位和人員包括中科院上海生命科學信息中心研讨員李黨生、賓夕法尼亞大學的Bartolomei和劍橋大學的Ferguson-Smith等,任务失掉瞭國傢科技部、國傢基金委、(幹細胞先導專項)以及上海市科委經費的撑腰。

  

  通過H19-DMR和IG-DMR的敲除,孤雄單倍體胚胎幹細胞能够獲得類似球形精子的特性,以此獲得大批的半克隆小鼠。在此基礎上,能够將這種雙敲的孤雄單倍體胚胎幹細胞運用於獲得多基因敲除和敲入的雜合小鼠 。更進一步發現,結合CRISPR-sgRNA文庫,能够一步產生差别的基因突變小鼠 。