IT之家7月24日消息,IT之家從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所官網(wǎng)獲悉,7月8日,該所陸發(fā)隆團(tuán)隊(duì)和卓越創(chuàng)新中心孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)和劉真團(tuán)隊(duì)合作在AdvancedScience(《先進(jìn)科學(xué)》)上發(fā)表研究論文。該研究通過組合技術(shù)策略同時(shí)突破了體細(xì)胞克隆胚胎發(fā)育過程中著床前和著床后表觀遺傳障礙,實(shí)現(xiàn)了目前最高水平的小鼠體細(xì)胞克隆胚胎出生率,為哺乳動(dòng)物高效體細(xì)胞克隆提供了一種切實(shí)可行的技術(shù)策略。
體細(xì)胞克隆胚胎具有完整的卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)以及與供體細(xì)胞一致的基因組DNA序列,其發(fā)育效率低下主要源于表觀遺傳異常導(dǎo)致的基因表達(dá)紊亂。此前,張毅實(shí)驗(yàn)室和高紹榮實(shí)驗(yàn)室的研究率先發(fā)現(xiàn),在著床前體細(xì)胞克隆胚胎中存在H3K9me3、H3K4me3和組蛋白乙酰化等多種組蛋白修飾異常,干預(yù)這些異常組蛋白修飾可有效改善胚胎的著床前發(fā)育。
進(jìn)一步,張毅實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)小鼠體細(xì)胞克隆胚胎中非典型基因印記缺失;進(jìn)而周琪實(shí)驗(yàn)室、李偉實(shí)驗(yàn)室和陸發(fā)隆實(shí)驗(yàn)室合作,通過在供體細(xì)胞中多基因雜合敲除以模擬主要非典型印記基因的印記表達(dá)狀態(tài),證明修復(fù)非典型基因印記能夠有效改善體細(xì)胞克隆胚胎的著床后發(fā)育。然而,之前尚未有研究能同時(shí)解決著床前與著床后的表觀遺傳障礙,且現(xiàn)有用于修復(fù)著床后非典型印記的方法技術(shù)難度極大。
此項(xiàng)研究中,研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)體細(xì)胞克隆胚胎施以組蛋白去乙?;敢种苿┣乓志谹(TrichostatinA,TSA)處理,同時(shí)向胚胎中注射編碼H3K9me3去甲基化酶Kdm4d和H3K4me3去甲基化酶Kdm5b的mRNA干預(yù)異常組蛋白修飾,有效解決了體細(xì)胞克隆胚胎著床前發(fā)育表觀遺傳障礙。同時(shí),利用四倍體補(bǔ)償技術(shù)替換了克隆胚胎的滋養(yǎng)層細(xì)胞,有效解決了克隆胚胎胎盤組織中非典型基因印記缺失問題,從而有效解決了體細(xì)胞克隆胚胎著床后發(fā)育表觀遺傳障礙。通過這種組合體細(xì)胞克隆胚胎表觀遺傳障礙干預(yù)技術(shù)策略,實(shí)現(xiàn)了體細(xì)胞克隆小鼠移植胚胎約30%的出生率。
▲本研究的方法示意圖
本研究首次在單一體細(xì)胞克隆胚胎內(nèi)同時(shí)克服了著床前和著床后發(fā)育的主要表觀遺傳障礙,且無需對(duì)供體細(xì)胞進(jìn)行額外的遺傳修飾,極大提高了哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆的整體效率,為今后大型哺乳動(dòng)物通過體細(xì)胞克隆進(jìn)行成本可控的高效繁殖提供了切實(shí)可行的新技術(shù)策略。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李雅梅博士(現(xiàn)為中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心博士后)、中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心博士研究生孫詩羽、一級(jí)實(shí)驗(yàn)師許玉婷,以及中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所張吉祥博士為論文共同第一作者。中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所陸發(fā)隆研究員與中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心孫強(qiáng)研究員和劉真研究員為論文通訊作者。該研究得到了科技部、中國科學(xué)院、基金委等多個(gè)部門的支持。
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