自然杂志网站报道说,一种为克隆胚胎提供健康胎盘的方法,可为涉及灵长类动物的更多研究铺平道路。
实验室克隆的猕猴(Macaca mulatta,也称恒河猴)首次活到了成年,迄今已存活两年多。今天发表在《自然-通讯》上的这一壮举,标志着这个物种的首次克隆成功,采用的方法与用于克隆多利羊和其他哺乳动物(包括长尾猕猴)的传统克隆技术略有不同,后者是首批被克隆的灵长类动物。
通过用体外受精产生的胚胎胎盘取代克隆胚胎的胎盘,科学家们能够减少经常阻碍克隆胚胎存活的发育缺陷,同时使用更少的胚胎和代孕母亲。
这项新技术,将为在药物测试和行为研究中使用克隆灵长类动物提供可能。
中国科学院上海神经科学研究所所长浦慕明说:”我们可以培育出大量基因一致的猴子,用于药物疗效测试。”
存活率低
体细胞核移植(SCNT)是一种标准的克隆技术,即把体细胞核移植到去除了细胞核的卵细胞中,这种技术通常导致克隆胚胎的出生率和存活率极低。
研究人员在2018年克隆长尾猕猴时,创造了109个克隆胚胎,并将其中近四分之三植入21只代孕猴体内,结果有6只猴子怀孕。其中只有两只猴子存活下来。
2022 年,研究人员利用 SCNT 克隆了一只猕猴,但存活时间不到 12 小时2。
为了研究克隆过程中出现的问题,中国科学院上海分院的研究人员,将484个SCNT猕猴胚胎与499个传统体外受精产生的胚胎进行了比较。
两种胚胎在植入代孕者体内前的发育情况相似。但成功植入的克隆胚胎数量约为体外受精胚胎的一半(35 对 74),而且存活至足月的克隆胚胎数量较少。
研究人员对SCNT胚胎进行了一系列DNA分析,发现它们在发育过程中的表观遗传修饰存在显著差异,表观遗传修饰是指在不改变DNA序列的情况下,影响基因活性的结构变化。
这包括 DNA 甲基化的减少,这是一个影响基因表达的过程。浦慕明解释说:”如果甲基化程度不同,那么基因在发育过程中的表达就会不同。这就是克隆胚胎发育不良的原因”。
研究人员还发现,通常在母基因组和父基因组中表达不同的基因,在克隆胚胎中失去了独特的模式,尤其是在胎盘内的细胞中。此外,SCNT 胚胎发育出的胎盘似乎比正常胎盘厚,而且存在缺陷。
为了解决这个问题,研究人员开发了一种技术,用试管胚胎的滋养层细胞替代 SCNT 滋养层细胞(发育中胚胎的外层细胞,后来形成胎盘的主要部分)。
研究的合著者、中国科学院神经科学家刘振说:”这意味着胚胎发育出了’天然胎盘’,但胎儿仍然是克隆胎儿”。
健康的克隆
利用这种方法,研究人员创造了 113 个克隆猕猴胚胎,并将其中 11 个植入 7 名代孕体内,结果有两只怀孕。
其中一个代孕生下了一只健康的雄性猕猴,取名为 ReTro。另一名代孕怀的是一对双胞胎,在妊娠第 106 天死亡。
研究人员发现,在SCNT克隆中加入滋养细胞替代物,可减少胎盘和DNA甲基化的缺陷。但马德里西班牙国家生物技术中心的遗传学家路易斯·蒙托利乌在给英国科学媒体中心的一份声明中说,”这一过程的效率与SCNT相似,甚至更低……在效率如此低的情况下,这些实验极难取得成功。”
自从六年前克隆出第一只灵长类动物以来,科学家们已经利用克隆猴为抑郁症和焦虑症等疾病建模,并评估包括抗抑郁药在内的药物的疗效和安全性。
浦慕明说:”我们现在看到了使用这些克隆猴的开端。我们希望在不受遗传背景干扰的情况下,使用尽可能少的动物来展示药物疗效”。
但他指出,就目前的技术而言,生产克隆猴的过程仍然涉及到太多的代用品。他说,即使最近取得了进步,”我们也没有解决克隆的效率问题”。