中國農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院韓建永教授課題組，在率先突破豬穩(wěn)定胚胎干細(xì)胞建系基礎(chǔ)上（ Cell Research , 2022），進(jìn)一步解析物種間胚胎發(fā)育分化調(diào)控機(jī)制的差異，聚焦牛胚胎發(fā)育多能性變化特征，成功建立了牛胚胎外胚層干細(xì)胞（bEpiSCs）。相關(guān)成果發(fā)表在 Cellular and Molecular Life Sciences 雜志上。
牛作為重要的家畜動物，可以為人類提供牛奶和肉類等產(chǎn)品，并且可作為生產(chǎn)有價值蛋白質(zhì)的乳腺生物反應(yīng)器。由于缺乏穩(wěn)定的胚胎干細(xì)胞，加上牛繁育周期較長，相關(guān)育種研究進(jìn)展緩慢，急需闡明牛胚胎發(fā)育和多能性維持的分子機(jī)制，建立多能性狀態(tài)明確、傳代穩(wěn)定、可進(jìn)行遺傳操作的牛胚胎干細(xì)胞系。
本研究選擇了牛胚胎發(fā)育的六個關(guān)鍵階段（E5, E6, E7, E10, E12, 和 E14），利用改進(jìn)的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)（STRT-seq），追蹤多能性的變化以及對不同信號通路的依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，牛和豬在胚胎系發(fā)育過程中的基因表達(dá)模式具有相似性，這有助于使用3i/LAF（WNTi, GSK3βi, SRCi, LIF, Activin A, 和 FGF2）培養(yǎng)系統(tǒng)成功建立牛胚胎外胚層干細(xì)胞（bEpiSCs）。這些bEpiSCs展示了一致的多能性基因表達(dá)模式，維持了克隆形態(tài)、正常的核型和體外培養(yǎng)超過112代的增殖能力。此外，這些細(xì)胞還展示了高效的畸胎瘤形成能力以及分化為不同胚層的能力。研究還評估了bEpiSCs在肌源性分化、原始生殖細(xì)胞樣細(xì)胞（PGCLCs）誘導(dǎo)以及作為細(xì)胞核移植的供體細(xì)胞的潛力，顯示了它們在推進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)、基因編輯和動物育種方面的應(yīng)用前景。
這項研究為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域提供了一種新的種子細(xì)胞，具有多方面價值和意義：
1. 基因編輯和動物育種：bEpiSCs可以作為基因編輯的載體細(xì)胞，用于產(chǎn)生具有特定遺傳改良的奶?；蛉馀?，推動養(yǎng)牛業(yè)的發(fā)展。
2. 細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)：bEpiSCs的建立為細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)提供了新的種子細(xì)胞來源，作為可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保肉類，對傳統(tǒng)畜牧業(yè)具有良好補(bǔ)充作用。
3. 基礎(chǔ)研究：這項研究增進(jìn)了我們對牛胚胎發(fā)育和多能性調(diào)控機(jī)制的理解，為未來的基礎(chǔ)研究提供了重要的數(shù)據(jù)和資源。
綜上所述，本研究不僅在技術(shù)上取得了突破，而且在推動農(nóng)業(yè)生物技術(shù)和動物育種等領(lǐng)域的應(yīng)用上具有重要的意義。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后郅明雷、生物學(xué)院已畢業(yè)博士生高登峰為本論文共同第一作者，博士研究生姚藝璇、趙子墨、王英杰等同學(xué)為本研究做出了重要貢獻(xiàn)。生物學(xué)院韓建永教授、北京奶牛中心麻柱研究員和石家莊天泉良種奶牛有限公司余文莉研究員為本論文共同通訊作者。
相關(guān)工作得到科技創(chuàng)新2030育種項目、中國博士后創(chuàng)新人才支持計劃資助項目、河北省科技計劃“揭榜掛帥”項目等資助。
原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00018-024-05457-z
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