中科院Nature文章干细胞研究突破性进展（附原文）

坤明

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: w/ {  U: w2 ^% N& d# b5 m生物通报道  来自中科院动物研究所、中科院研究所院与东北农业大学的研究人员发表了题为“Androgenetic haploid embryonic stem cells produce live transgenic mice”的文章，获得了胚胎干细胞研究的突破性成果，成功建立了来自孤雄囊胚单倍体胚胎细胞系，并进一步验证将这些细胞注入到卵母细胞后产生了健康的小鼠。相关成果发布在9月30日的《自然》（Nature）杂志上。
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中科院动物研究所的周琪研究员、赵小阳研究员和郑钦元博士是这篇文章的共同通讯作者。周琪研究员主要从事分化与去分化机制、体细胞重编程、干细胞可塑性和全能性及体细胞可塑性方面的研究，并致力于开展动物模型及疾病模型的建立及研究工作。赵小阳研究员主要研究方向包括体细胞重编程（体细胞核移植与iPSC），干细胞多能性调控机制，以及生殖细胞发育。
6 Q2 R* ^" L9 z5 Y/ A5 m% ^单倍体和双单倍体是研究隐性性状的重要资源，对于作物育种具有重大的意义，然而在动物中天然单倍体是罕见的。哺乳动物单倍体仅局限于生殖细胞及偶然发现存在于具有大块染色体丢失的肿瘤中。近期科学家们成功地在青鳉鱼（medaka fish）和小鼠中建立了单倍体胚胎干细胞，提出了在遗传研究中利用基因工程哺乳动物单倍体细胞的可能性。然而目前对于哺乳动物单倍体胚胎干细胞的可用性及功能特征仍知之甚少。+ P* j- n# W1 D( T& D
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在这篇文章中，研究人员证实通过将精子注入到细胞核移除的卵母细胞中可以构建出小鼠雄性单倍体胚胎干细胞。这些雄性单倍体胚胎干细胞（ahES cells）在可超过30代维持单倍性和稳定生长，表达多能性标记，在体内外具有分化为所有三个胚层的能力，当注入到胚泡时生成了嵌合体生殖细胞系。尽管在表观遗传上不同于精子细胞，在胞质内注射到成熟卵母细胞后ahES细胞能够生成活体具有生育能力的后代。这种卵母细胞注入程序也可生成来自遗传工程ahES细胞的活体转基因小鼠。
$ j3 b# o. J" E0 ]5 ]8 J( z新研究证实了实验室培育雄性单倍体多能干细胞能够在功能上像配子一样形成受精卵，并可生成活体后代，或许有可能为辅助生殖提供一个宝贵的资源。由ahES细胞生成的具生育能力的小鼠表明了了单倍体胚胎干细胞中的遗传信息是功能上完整且稳定的，因此提高了单倍体ES细胞在遗传学研究中的价值。建立的稳定单倍体外胚层干细胞样细胞系证实ahES细胞的单倍体状态可以在某些情况下在其他细胞类型中传递及稳定维持。该研究还提供了在无法获得具有生殖能力的胚胎干细胞的动物模型，包括非人类灵长动物中进行遗传操作的一种新方法。由于这样的单倍体干细胞中的修饰可通过胞质内注射到成熟卵母细胞中传递至后代，这可能作为基因靶向研究的一种更有效和简单的策略。4 R3 W& Y( Q* h: X
（生物通：何嫱）) [' i6 u6 p0 ~% ~
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4楼原文 感谢wangcs 提供

坤明

Androgenetic haploid embryonic stem cells produce live transgenic mice
; y( c( C; O2 u" [Haploids and double haploids are important resources for studying recessive traits and have large impacts on crop breeding1, but natural haploids are rare in animals. Mammalian haploids are restricted to germline cells and are occasionally found in tumours with massive chromosome loss2, 3. Recent success in establishing haploid embryonic stem (ES) cells in medaka fish4 and mice5, 6 raised the possibility of using engineered mammalian haploid cells in genetic studies. However, the availability and functional characterization of mammalian haploid ES cells are still limited. Here we show that mouse androgenetic haploid ES (ahES) cell lines can be established by transferring sperm into an enucleated oocyte. The ahES cells maintain haploidy and stable growth over 30 passages, express pluripotent markers, possess the ability to differentiate into all three germ layers in vitro and in vivo, and contribute to germlines of chimaeras when injected into blastocysts. Although epigenetically distinct from sperm cells, the ahES cells can produce viable and fertile progenies after intracytoplasmic injection into mature oocytes. The oocyte-injection procedure can also produce viable transgenic mice from genetically engineered ahES cells. Our findings show the developmental pluripotency of androgenentic haploids and provide a new tool to quickly produce genetic models for recessive traits. They may also shed new light on assisted reproduction.
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游侠儿2012GX

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