中国科学家创造出两只「猪猴混合体」,是为了解决怎样的问题,前景如何?
据 NewScientist 报道,干细胞与生殖生物学国家重点实验室的一组研究人员通过在猪胚胎中添加灵长类动物细胞,首次创造「猪猴嵌合体」。嵌合体是包括不同基因型活细胞所构成的任何生物体。简而言之,研究人员将猴子细胞添加到了猪的胚胎中,然后观察了出生的仔猪。
导读:
器官移植是治疗器官衰竭病人最有效的手段,但目前中国人体器官捐献的供需仅有1:30。
运筹学与管理科学研究协会发表在 INFORMS(The Institute for Operations Research and the Management Sciences)的一项研究指出,全世界每天有18人在等待移植中死亡,每10分钟就有一名新病人加入器官移植名单。
通过多能干细胞进行异种嵌合被认为是有可能在动物体内获得人类器官的方法,期许能够补充器官移植的巨大需求以及解决移植排斥问题【1】。
2010年大鼠器官在小鼠胚胎内成功构建。利用大鼠的多能干细胞(pluripotent stem cells,PSC)与PDX-1缺陷(pancreatic and duodenal homeobox-1 deficient)的小鼠胚胎形成嵌合体则能够得到具有正常生理功能的大鼠胰腺【2】。类似的研究也可以从裸鼠中得到大鼠的胸腺组织。
自20世纪70年代以来,世界各国的科学家们一直在以异种嵌合体,如绵羊-山羊嵌合体、大鼠-小鼠嵌合体等回答一些基础发育生物学问题。
目前小鼠是主要的嵌合宿主,但是由于啮齿动物和人之间的胚胎大小和妊娠期区别过大,需要寻找其他更为合适的嵌合宿主。
Juan Carlos Izpisúa Belmonte带领的团队首次在大型动物中实现了嵌合研究【1】。该团队成功的将hPSC整合到猪的胚泡中,成功实现了hPSC在早期猪胚胎中存活。
但近年来多项研究结果表明人类胚胎干细胞在大动物胚胎内的嵌合难度大,仍需要解决大量的基础科学问题,且相关的伦理问题阻止了人类嵌合体在胚胎后期的研究。
灵长类PSC具有与hPSC相似的多能分化能力,是很好的研究嵌合体形成器官的模型。非人灵长类动物的异种嵌合体也是研究疾病、生长发育以及器官移植的潜在模型。有研究发现食蟹猴来源的PSC也可以在最佳的培养条件下存活于嵌合体中。
研究解读
近日,中国科学院中国科学院动物研究所和中国科学院干细胞与再生医学创新研究院周琪、李伟和海棠课题组(助理研究员付锐、余大为、博士生任吉龙、李崇阳为共同第一作者)在Protein Cell(也是BioArt创始人担任执行主编的一本期刊)杂志上发表了题为Domesticated cynomolgus monkey embryonic stem cells allow the generation of neonatal interspecies chimeric pigs的文章。
研究团队评估了食蟹猴胚胎干细胞在猪中的嵌合能力,通过优化其培养和嵌合系统,增强食蟹猴胚胎干细胞的抗凋亡能力,改善嵌合胚胎的发育,最终获得了两个食蟹猴-猪嵌合体。