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多家高校联合攻关:减少克隆猪成本和时间!

2021.12.06

  近日,中国农业大学、四川农业大学、中科院北京基因组所、东北农业大学等多家单位联合攻关,历时数年,一举攻克国际难题,成功建立了猪胚胎多能干细胞系,该成果有望在生猪优良品种培育、异种器官移植、人类疾病模型、生命科学基础研究等领域广泛应用,该研究成果已在线发表在国际著名学术期刊《细胞研究》(Cell Research)上。

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  简单来说,猪胚胎多能干细胞就是猪的一种干细胞。干细胞相当于细胞里的“新生儿”,还没有记忆、分化,是一张白纸。“干细胞”被称为医学界的“万用细胞”,它可以分化成任何一种细胞,比如肝细胞、肌肉细胞、脂肪细胞等。在特定条件下对干细胞诱导分化,可用于重大疾病治疗,这被称为“干细胞治疗”。举个例子,母亲分娩时会保存脐带血,其实就是保存干细胞。

  在生物医学领域,研究人员常利用小白鼠等模式动物进行科学研究,但其实,猪也是一种非常好的医学模式动物。猪和人的基因组有较高的相似性,猪的胚胎发育和人类更加相似,同时相较于小白鼠,猪的体型大,可用作动物器官移植。近年来,国内外已有较多相关医学报道,例如移植猪肾脏、用猪皮给烫伤的人植皮,用猪的角膜来恢复患者的视力。

  不过,自1981年小鼠胚胎干细胞获得成功以来,国内外科学家一直试图建立稳定的、可长期传代的猪胚胎多能干细胞系,但始终未获得成功。

  据介绍,此次多家单位联合开展科技攻关,首次成功建立了目前世界家畜干细胞传代次数最多(传代260次以上)、可进行多次基因编辑操作的猪胚胎干细胞系。

  “应用前景非常广阔。”项目的研究骨干、论文的共同第一作者,四川农业大学唐茜子教授介绍,可以预期,将稳定的猪干细胞系和准确的多基因编辑技术相结合,将对优良性状新猪种的培育、把猪作为人类器官移植供体的研究产生重大且深远的影响。

  以基因编辑技术为例。实验证实,猪胚胎干细胞对基因编辑有很好的耐受性,可以耐受多次连续的基因编辑。“干细胞的出现,可以缩短基因编辑技术来制备克隆猪的时间和成本。”四川农业大学动物科技学院猪研究室主任金龙介绍。

  在育种方面,过去主要依靠传统杂交手段来改良猪肉品质,未来有望在实验室中完成猪胚胎的批量生产和精准选择,通过干细胞育种,显着缩短育种时间,实现肉质、生长、抗病和繁殖等重要经济性状的快速遗传改良。

  据了解,该研究受到国家重点研发计划和四川省科技计划“畜禽育种攻关项目”的资助。中国农业大学韩建永教授, 四川农业大学李明洲教授, 中科院北京基因组所郑彩宏博士, 东北农业大学刘忠华教授为本文的共同通讯作者。

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