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体细胞克隆现状与问题

来源:生物通
摘要:目前体细胞克隆技术在畜牧业的许多领域都有着广泛的应用,但体细胞克隆效率低下却严重影响了该技术在畜牧业的发展。来自中国农业科学院,甘肃农业大学的研究人员近期综述了体细胞克隆的发展现状,阐述了体细胞克隆的胎盘肥大和重编程异常现象,并探讨了利用四倍体补偿法改善克隆胎盘肥大和通过对表观遗传基因的调控提高克......

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目前体细胞克隆技术在畜牧业的许多领域都有着广泛的应用,但体细胞克隆效率低下却严重影响了该技术在畜牧业的发展。来自中国农业科学院,甘肃农业大学的研究人员近期综述了体细胞克隆的发展现状,阐述了体细胞克隆的胎盘肥大和重编程异常现象,并探讨了利用四倍体补偿法改善克隆胎盘肥大和通过对表观遗传基因的调控提高克隆效率的新方法。

体细胞克隆技术也称体细胞核移植技术SCNT,就是将动物体细胞的细胞核移植到去核的同种或异种受精卵或成熟卵母细胞的细胞质中从而获得重构胚, 并使之恢复细胞分裂, 继续发育为与供体细胞基因型完全相同的后代。

目前SCNT在畜牧业的许多领域中都有广泛的应用, 如育种选择、 转基因家畜生产、 优质畜种扩繁, 加快畜种育种进程, 拯救濒危稀有保护品种等。1997年首例克隆动物多莉羊诞生以来, 体细胞克隆技术就开始迅速发展, 现已成功应用在小鼠、山羊、牛、猪等哺乳动物上。随着SCNT研究的不断深入, 越来越多的研究者开始了对SCNT效率改善的研究, 包括在培养液中添加外来物质,或使用不同类型的细胞;细胞提取物处理细胞;优化培养体系;确立融合参数等实验来提高克隆发育率,以及通过表观遗传方式的改变包括重编程胚胎染色质组蛋白乙酰化水平的提升来提高SCNT效率。

但是尽管这一技术有诸多改进,但仍存在的总效率低下,胎盘肥大和表观遗传缺陷还是没有能够得到很好解决。

在这篇文章中,研究人员介绍了目前体细胞克隆存在的问题,并分析了体细胞克隆效率低下的原因。他们指出,近期研究分析表明SCNT胚胎的许多异常是由供体细胞表观遗传不完全重编程引起的, 这也是克隆发育失败最显著的因素。 

重编程中表观遗传效应异常,导致克隆动物的成活率低,而且存在大量的表型异常及不同程度的缺陷,主要表现为克隆动物胚胎和胎盘的过度增长, 而这恰恰与许多印记基因表达失调导致的症状相似。自然受精胚胎和体细胞克隆之间遗传差异是理解SCNT效率低的关键。此前的研究显示体外授精胚胎在8细胞期开始去甲基化, 在桑葚胚和囊胚阶段仍然持续低甲基化, 且着丝粒异染色体存在比正常胚胎高的甲基化, 而克隆胚胎在8细胞阶段显示出常染色质甲基化丢失,且从第三次细胞分裂开始染色体异质化与卵裂球分裂不同步。常染色体甲基化的这一改变与克隆胚胎在4细胞和8细胞时期的阻滞相一致, 这将导致多于一半的胚胎无法到达囊胚阶段。

体细胞克隆的成功是生命科学领域的一个重大突破, 它为物种延续和家畜品种改良提供了一个强有力的手段, 但是该技术本身又是一个低效的、 高度不可预知的过程。这是制约克隆技术发展的重要因素。胎盘异常和滋养层功能性缺陷是导致体细胞克隆失败的重要原因。克隆胎儿胎盘功能的正常发挥有赖于供体核基因正常的重编程。但是目前仍没有找到有效的途径来解决。四倍体嵌合法能补偿普通克隆胎盘异常和不足, 在重编程异常的状态下恢复胎盘功能, 从而提高克隆效率。但四倍体嵌合的机理还没有完全研究清楚,还需要进一步研究和探索。

作者: 2013-5-28
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