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Biology of Reproduction发表关于“人造精子细胞”的综述

2019.5.30

　　 5月11日，中国科学院生物化学与细胞生物学研究所李劲松研究组受邀在生殖领域老牌杂志Biology of Reproduction在线发表了题为“Artificial spermatid”-mediated genome editing的综述论文，系统地介绍了“人造精子细胞”的产生、优化和应用，并深入讨论了“人造精子细胞”的应用前景。

　　过去几十年，各国科研人员致力于开发利用精子作为介质来制备转基因动物的技术方法。通过将精子与外源DNA进行孵育，再体外受精（IVF），最后胚胎移植可以获得转基因动物。这个方法虽然简便快速，但是可重复性差。此外，由于精子遗传物质十分凝集，且不能在体外扩增，因此无法用于基因打靶等复杂的基因修饰。2012年，李劲松研究组通过核移植的方法建立了精子来源的孤雄单倍体胚胎干细胞系（AG-haESCs）；AG-haESCs可以在体外长期扩增培养，通过流式分选可以稳定地维持单倍体细胞的存在，最为重要的是，当注入卵母细胞后，它可以支持半克隆小鼠的出生（效率约2%）（Cell, 2012）。为扩展AG-haESCs的应用，研究组对限制AG-haESCs支持半克隆小鼠发育潜能的两个“罪魁祸首”（H19-DMR和IG-DMR）进行了敲除，获得了DKO -AG-haESCs（“人造精子细胞”）。“人造精子细胞”可以在体外进行遗传改造，并进一步用于高效率产生遗传修饰的半克隆小鼠（高达20%）（Cell Stem Cell, 2015），为功能基因组的在体研究提供了新方法。“人造精子细胞”介导的基因编辑可以用于研究印记基因的功能（Cell Research，2016）、筛选决定胚胎发育的关键基因（Cell Stem Cell, 2015）、在体筛选决定蛋白质功能的关键氨基酸（Nature Cell Biology, 2018）、建立模拟人类疾病的小鼠模型（J Genet Genomics, 2017）、开展基因组标签计划（Genome tagging project, GTP）（National Science Review, 2018）等。总的来说，“人造精子细胞”介导半克隆技术可以实现多样化的基因编辑，并一步获得相应的基因修饰小鼠模型，有望为生殖、发育、人类遗传学等领域提供强大的技术支持。

　　 Biology of Reproduction创刊于1969年，为生殖领域著名杂志，为生殖领域的发展做出了重要贡献。为庆祝Biology of Reproduction创刊50周年，该杂志特推出50周年庆特刊New Horizons in Reproductive Biology，邀请各领域内著名科学家执笔撰写总共约20篇综述。

　　李劲松研究员为本文通讯作者，博士后汪凌波为本文第一作者。相关工作得到了生化细胞所GTP中心的支持，以及中科院、上海市科委、国家基金委等的经费支持。

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