动物克隆效率可由修复基因印记异常大幅提高

2020
06/23

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芒果 / 科研小芒果
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研究发现修复基因印记异常可大幅提高动物克隆效率。

体细胞核移植:又称体细胞克隆,作为动物细胞工程技术的常用技术手段,即把体细胞核移入去核卵母细胞中,使其发生再程序化并发育为新的胚胎,这个胚胎最终发育为动物个体。用核移植方法获得的动物称为克隆动物。由于体细胞高度分化,恢复全能性困难,体细胞核移植的原理即是细胞核的全能性。卵母细胞的细胞质能将体细胞核转变为“全能状态”,并发育成为完整的动物。希腊文“Klone”指的是通过扦插枝条来对植物无性繁殖的方法。由于与扦插繁殖有类似性,体细胞核移植也被称为动物克隆。

近日,中科院研究人员在Cell Stem Cell上发表题为Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer的研究成果,该研究发现修复基因印记异常可大幅提高动物克隆效率。

体细胞核移植(SCNT)的成功克隆需要克服表观遗传障碍。基因组印记一般不被认为是这样的障碍,尽管依赖于H3K27me3的印记在E6.5上胚层和胚外组织中分布不同。文章报道了通过从单倍体小鼠胚胎干细胞中获得携带四个H3K27me3印记基因同时单等位基因缺失的体细胞供体细胞,显著提高了SCNT效率。Sfmbt2、Jade1、GAB1和Smoc1的四重单等位基因缺失使H3K27me3印迹表达模式正常化,并将成纤维细胞克隆效率提高到14%,而野生型成纤维细胞的出生率为0%,同时防止了克隆动物中常见的胎盘和身体过度生长缺陷。Sfmbt2缺失在改善SCNT的4个单个基因缺失中效果最好。这些结果表明,体细胞缺乏H3K27me3印记是阻碍SCNT胚胎植入后发育的表观遗传障碍,可以通过在供体细胞中进行单等位印记基因缺失来克服。

图:修复H3K27me3印记异常能提高克隆效率、改善克隆小鼠和克隆胎盘的发育表型

携带四个H3K27me3印记基因单等位敲除的克隆小鼠可以正常存活至成年,且这些成体小鼠的体细胞(尾尖成纤维细胞)在克隆中也展现出与胚胎成纤维细胞类似的克隆效率与表型的改善。这些现象表明H3K27me3印记基因的单等位敲除对于克隆的提升不受供体细胞年龄的限制。通过将这些成体小鼠与野生型小鼠交配和基因分离,得到了四种携带不同单H3K27me3印记基因单等位敲除的小鼠。进一步克隆这些体细胞,发现Sfmbt2在提高克隆效率,而Smoc1或Jade1敲除也在改善着床后发育上有不同程度的贡献。

参考文献链接:https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(20)30212-5


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关键词:
克隆,体细胞,印记,动物,基因

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