家畜干細(xì)胞不僅在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有重要科學(xué)價(jià)值，同時在動物育種與人類疾病模型具有廣闊的應(yīng)用前景。但是與實(shí)驗(yàn)動物及人類干細(xì)胞研究成果相比，家畜干細(xì)胞誘導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)一直沒有突破，是該領(lǐng)域的世界攻關(guān)難點(diǎn)，同時也制約了家畜干細(xì)胞的育種與臨床應(yīng)用。
該研究通過TET-ON piggyBac系統(tǒng)重編程技術(shù)，采用項(xiàng)目合作單位聯(lián)合設(shè)計(jì)的“8因子誘導(dǎo)組合”與自主研制的干細(xì)胞特定培養(yǎng)體系，經(jīng)過前后五年、數(shù)百次的干細(xì)胞誘導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)探討與干細(xì)胞培養(yǎng)關(guān)鍵因子檢測試驗(yàn)，成功獲得了由體細(xì)胞（bovine MEF）與早期胚胎細(xì)胞（bovine Blastocyst） 建立的兩組多能性拓展的新型牛干細(xì)胞bEPSCips 與bEPSCES。通過體內(nèi)、體外干細(xì)胞分化和嵌合實(shí)驗(yàn)證明這兩種bEPSCs具有三胚層分化潛能， 其干細(xì)胞生物學(xué)定位在早期胚胎8-Cell～Morula階段，與前期國內(nèi)外同類研究相比充分顯示了本研究獲得的新型干細(xì)胞拓展多能性。
進(jìn)一步研究顯示，獲得的兩組拓展多能牛新型干細(xì)胞bEPSCs，能夠通過細(xì)胞核移植SCNT技術(shù)重新構(gòu)建“克隆胚胎”，由其誘導(dǎo)再生出次代牛新型干細(xì)胞，該細(xì)胞基因編輯效率可達(dá)22.9%，證明本研究建立的拓展多能新型牛干細(xì)胞遺傳特性穩(wěn)定，這一點(diǎn)對于干細(xì)胞的家畜生物育種與臨床應(yīng)用非常重要。目前，李喜和教授團(tuán)隊(duì)采用該項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)建立了TOP遺傳品質(zhì)的種質(zhì)奶牛干細(xì)胞系，并開展奶牛生物育種開發(fā)應(yīng)用。
美國科學(xué)院院報(bào)《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（PNAS） 在線發(fā)表了內(nèi)蒙古大學(xué)、賽科星研究院李喜和教授團(tuán)隊(duì)牽頭的牛新型干細(xì)胞研究的最新成果。本研究首次報(bào)道了不依賴外源基因的牛多能性拓展新型干細(xì)胞（bovine expanded potential stem cells, bEPSCs）的誘導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)及其生物學(xué)特性，是草食家畜干細(xì)胞研究的里程碑科技成果。
本研究以內(nèi)蒙古大學(xué)省部共建草原家畜生殖調(diào)控與繁育國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)院蒙古高原動物遺傳資源研究中心李喜和教授與香港大學(xué)李嘉誠醫(yī)學(xué)院劉澎濤教授為共同通訊作者，內(nèi)蒙古大學(xué)/內(nèi)蒙古賽科星研究院的趙麗霞博士、南方醫(yī)科大學(xué)的高學(xué)飛博士和北京大學(xué)的鄭宇軒博士為論文共同第一作者。內(nèi)蒙古大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生命科學(xué)學(xué)院包斯琴教授、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 BIOPIC 中心湯富酬教授、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院曹貴方教授、內(nèi)蒙古賽科星研究院聯(lián)合實(shí)施。項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項(xiàng)、內(nèi)蒙古大學(xué)一流學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)支持。
原文鏈接： https://doi.org/10.1073/pnas.2018505118
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