研究發現克隆動物出生率低關鍵原因

日期：2011-04-11 08:43:45

自體細胞克隆技術問世以來，克隆胚胎發育成個體的效率一直很低。以小鼠為例，50-70%的核移植重構胚胎在體外能發育成囊胚，但是，將這些囊胚移入假孕小鼠子宮內，只有3%左右的囊胚能發育成克隆動物。那么，為什么大部分克隆囊胚不能發育成個體呢？一種假說認為克隆囊胚滋養外胚層存在的重編程異常細胞是克隆胚胎發育失敗的主要原因。然而，這一假說一直沒有被直接證實，最近的一些間接證據顯示這一假說可能并不正確。4月8日，國際著名學術期刊《細胞—干細胞》（Cell Stem Cell）發表了中科院上海生科院生化與細胞所李勁松研究組林江維等人的最新研究成果，他們對這一假說進行了直接的驗證，確證克隆囊胚滋養外胚層存在的重編程異常細胞是克隆胚胎發育失敗的關鍵原因，進而通過修復這些缺陷使克隆動物出生效率提高了6倍。

為了驗證這一假說，李勁松研究組采用了一種被稱為四倍體胚胎補償的技術。四倍體胚胎補償技術是將四倍體胚胎與二倍體胚胎聚合成一個胚胎，在聚合胚胎的發育過程中，四倍體的細胞絕大部分發育成胚外組織，而胎兒則是由二倍體發育而來。該技術通常用于挽救二倍體胚胎由于胎盤發育缺陷導致的發育失敗。林江維等人認為，如果克隆囊胚滋養外胚層的確存在重編程異常細胞，并導致克隆胎兒發育的失敗，那么通過四倍體胚胎補償技術就能夠顯著提高克隆胎兒的出生效率。他們先將一個克隆胚胎與兩個四倍體胚胎聚合在一起，發現聚合胚胎的出生率提高了2.6倍。這說明當克隆滋養外胚層嵌入具有正常功能的四倍體細胞后，克隆胎兒的發育率得到了明顯的改善。然而，在這一實驗中，異常的克隆滋養外胚層細胞仍然存在于胚外組織中，會對胎兒的發育產生不利的影響。因此，他們預測將克隆囊胚的滋養外胚層細胞全部替換成四倍體細胞會進一步提高克隆動物的出生率。為此，他們采用免疫手術法去掉克隆囊胚的滋養外胚層細胞，然后將分離出來的內細胞團細胞與兩個四倍體胚胎進行聚合，結果發現克隆動物的出生率提高了6倍。最后，他們又做了一個相反的實驗，即將正常囊胚的內細胞團細胞與兩個克隆來源的四倍體胚胎進行聚合，發現出生率與直接核移植后的克隆小鼠出生率相似。這些結果充分證明了克隆囊胚的滋養外胚層中存在重編程異常細胞并影響胎兒的發育。這一結果對核移植研究領域的發展具有重要的意義，也為提高動物克隆效率以及核移植技術在人口健康領域（治療性克隆）的應用提供了重要的理論依據。

該項工作得到了國家科技部、國家基金委、中國科學院以及上海市科委經費的支持。