您好,欢迎来到派智库! 手机版|微博|设为首页|加入收藏

派智库

今天是:

主页 > 产业 > 信息产业 > 这一次,中国成了领跑者

这一次,中国成了领跑者

发布时间:2018-05-28 作者:派智库 来源:中宏数据库整理 浏览:【字体:

CRISPR/Cas9改变了人们对待克隆技术的想法,这个基因编辑技术极为高效,在小鼠等动物身上很轻松就能直接编辑动物个体的基因,那还要克隆作甚?

织梦内容管理系统

一时之间,原本的熙熙攘攘变得门庭冷落,放眼全世界,也只剩少数几个研究机构还在继续坚持。这其中包括米塔利波夫的实验室,也包括一些来自中国的实验室。而希望也正燃起于绝望之中。

dedecms.com

一开始,大家的想法是,既然猴子貌似根本无法克隆,那么就用CRISPR/Cas9来编辑猴子的基因好了。基因编辑非人灵长类被放在了核心位置。 织梦内容管理系统

然而猴子貌似就是有某种非要跟新技术过不去的体质,克隆搞不定,CRISPR/Cas9居然也不是很给力。在小鼠身上运行流畅的技术移植到猴子身上,效率少说降个九成。 内容来自dedecms

虽然后来,中国科学家经过一系列改进,将基因编辑猴推进到了能够实用的程度,也走进了国际前列,比如制造出过带有特定遗传病的猴子模型。但是这些技术改进多少都有点“得之桑榆,失之东隅”的意思——虽说能造出想要的猴子,但也存在制作周期漫长或是适用范围狭隘等问题。 织梦内容管理系统

这时蓦然回首,人们才发现克隆技术其实并未过时,它依然是制造基因编辑猴模型的最佳选项。 织梦内容管理系统

之所以灵长类的克隆如此艰难,很大程度上是因为灵长类动物的卵和细胞核都特别矫情。一方面,灵长类的卵极为敏感,哪怕是简单的挤压都会导致其异常分裂,那么你要把它挖开来吸走细胞核,又要塞个野路子细胞核进去,这么一通操作下来还不跟你玩命?另一方面,灵长类的细胞核非常恋旧,就算你给它换了工作岗位,却怎也做不通它的思想工作,重编程无论如何都不彻底,指挥胚胎发育的时候心猿意马,以至于总会“胎死腹中”。 织梦好,好织梦

实际的摸索是很艰巨的,中国科学家尝试了超过三百次核移植后才终于诞生了世界上首例两只克隆猴,中中和华华,这两个名字,也代表了中国科学家的自信。

织梦好,好织梦

曾经,中国的神经科学研究在国际上是根本排不上号的。二十年的努力,让中国也终于迈入了国际神经科学大国的行列,能够与其他国家“并跑”了,而克隆猴的突破则一举奠定了“中国脑计划”乃至整个神经科学领域新时代研究的基石。从此中国神经科学家再也不单单是“并跑”了,我们将“领跑”整个世界。

内容来自dedecms

从中国科学院,从中国这里开始,神经科学研究将迈入“基因编辑非人灵长类”的时代。猴子也会出现非常类似于人类的脑部疾病,包括孤独症、抑郁症、帕金森病以及不久前很火的“渐冻人”等等,这一切都可以利用基因编辑与克隆技术迅速制作出相关的猴模型。借助这样的动物模型,科学家可以在与人类更加相似的平台上研究疾病的发病机制,试验新的治疗方法。人们对这些疾病的理解将出现质的飞跃。 内容来自dedecms

有了克隆猴,人们也终于可以随心所欲地在灵长类动物的身上应用“光遗传”等技术,在基因和神经环路层面洞悉灵长类的大脑——这对于理解我们人类的大脑有着非比寻常的意义。 dedecms.com

还有如今很火的基因治疗,在此之前由于几乎不可能制造出带有遗传病的猴模型,因此基因治疗的概念在动物实验和人体实验之间一直存在着巨大的鸿沟,少数在人体上的尝试也面临了巨大的伦理指责。而现在,这一切都将成为过往。说不定,在未来的医院,维修基因也会像维修一般的器官一样成为必备的科目。 织梦内容管理系统

而我们,有幸见证了一个伟大时代的开始,更可以期待一个更加美好的未来。为何多数克隆会失败?

织梦内容管理系统

自从英国科学家成功克隆出克隆羊多莉已经20年了,但是克隆哺乳动物仍然是一个挑战。最新研究阐释了为什么大多数克隆胚胎可能会失败。 内容来自dedecms

研究人员研究了来自18天和34天发育期克隆牛胚胎的组织——它们都来自于同一细胞系,以及相应的怀孕母牛子宫内膜。他们还观察了使用人工授精的非克隆奶牛。

copyright dedecms

通过RNA测序,研究人员发现,多个基因的异常表达可能导致克隆胚胎的高死亡率,包括未能植入子宫和未能发育一个正常的胎盘。通过研究18天的克隆牛胚外组织,研究人员发现,有超过5000个基因的表达异常。

dedecms.com

当他们将这些结果与小鼠基因组信息学敲除数据库进行对比时,他们发现了123个基因,与异常额外胚胎组织形态的功能注释一致,其中有121个与胚胎致死有关,有14个与异常胚胎植入有关。 本文来自织梦

然而,在34天的发育期上,基因表达的模式更类似于来自人工授精的对照奶牛,从而表明这些幸存的无性系能够植入子宫中,并开始形成一个胎盘。这些结果表明,克隆牛在植入前的大量损伤可能是由于胚外组织中关键的发育基因有问题。 copyright dedecms

这项研究还揭示了无性系失败的其他可能原因,包括在发育中的克隆胚胎和怀孕母牛之间的激素信号的问题。例如,该研究发现,干扰素tau蛋白相关的基因表达下调,这是妊娠识别的主要信号。无性系似乎也对怀孕母牛的基因表达产生了影响:在34天时,一些子宫组织表现出非常不同的基因表达,这可能会影响胎盘。 织梦内容管理系统

数据证实,在植入过程中子宫和胚外组织之间的相互作用是至关重要的,使这一步成为妊娠进展的一个主要障碍。

dedecms.com

我们现在明白为什么克隆牛会失败,这可能会带来克隆动物过程的改进。但是,该发现还突出了严格禁止人类克隆用于任何目的的必要性。不过,令人惊讶的是,这个过程居然还能起作用,从而展示了发育中的动物必须适应极端条件的极大可塑性。 织梦内容管理系统

效率提高7倍 dedecms.com

近日,中国科学家首次探讨了X染色体上长链非编码RNA XIST和组蛋白H3K9me对猪体细胞克隆胚胎发育的影响,并对其在克隆胚胎中表达水平加以干预,大幅提高猪的克隆效率。 内容来自dedecms

自克隆羊“多莉”产生,克隆技术历经几十年的发展,但包括猪在内的大动物克隆效率仍然十分低下。研究组在多年的克隆猪研究中发现,猪克隆胚胎移植到代孕母体后,大部分胎儿都会发生退化,其机制目前尚不清楚。他们从分析正常发育的胎儿和退化吸收的胎儿的表达谱入手,发现猪的克隆胚胎的基因表达谱与小鼠明显不同,小鼠克隆胚胎基因下调主要出现在X染色体,而猪的克隆胚胎的基因下调发生在所有染色体上。 dedecms.com

研究人员通过基因编辑技术,定点失活XIST基因,可以拯救下调的基因,从而提高猪克隆胚胎的体外发育质量和体内发育的潜能,将猪的克隆效率提高约7倍。 本文来自织梦

研究进一步发现,XIST敲除克隆胚胎的发育能力提高与胚胎中组蛋白H3K9me3的水平有密切关系。研究人员主动下调克隆胚胎中H3Kgme3水平,同样可以显着地提高猪早期克隆胚胎发育效率,但主动下调H3K9me3水平会解除其对XIST的抑制作用,诱导XIST基因在克隆胚胎中的异常高表达,因此,通过向猪克隆胚胎中注射H3K9me3去甲基化酶来下调H3K9me3水平,并不能像小鼠那样提高克隆效率,反而导致猪克隆胚胎在体内发育能力变低。

内容来自dedecms

该研究成果在一定程度上解析了猪体细胞克隆过程的一些特有机制,为提高猪的克隆效率提供了新思路。“终结者肉牛” copyright dedecms

转基因三文鱼已经来到了人们的餐桌上。2017年,研发此鱼的科技公司宣布,他们已经售出一万磅(约合4535公斤)的产品。尽管转基因三文鱼的上市仍有争议,但是,科学家的脚步并没有因此停止,这次,他们把目光投向了一种常见的牲畜——牛。 本文来自织梦

在这个名为“只要男孩”的项目中,他们的目标是创造一只公牛,它只会有雄性后代:要么是正常的公牛犊,要么是不仅拥有两条X染色体,还携带决定雄性的SRY基因的牛犊,完全没有常规意义上的母牛。 织梦内容管理系统

经过一年的努力,实验室成功使用基因编辑工具CRISPR,将一个名为SRY的基因敲入了牛皮肤细胞中。SRY可不是一般的DNA。仅靠它的单独作用,就可以使雌性变成雄性——这样的雄性牛将有着更强壮的肌肉。

copyright dedecms

因为牛会被贴上标签,打上烙印,聚集在围栏里,最终被屠宰,而且繁殖速度很慢,它们其实是最不可能造成基因逃逸的生物之一。该实验的长期目标是提高牛肉生产效率。公牛比母牛产肉更多,而且不会怀孕或者发情。在把牧草和谷物转化成牛肉方面,人造公牛比母牛的效率应该高出15%左右。

本文来自织梦

目前为止,还没有发现由雌性变为雄性的牛天然携带SRY。培育出X染色体上编辑有额外SRY的公牛,如此一来,这头牛的所有雌性后代都将携带SRY。

内容来自dedecms

第一步是在雄性皮肤细胞的X染色体中插入SRY。要培育出一头活牛,需要在牛胚胎中实现类似的编辑。如果这样行不通,可以用的培养皿里的皮肤细胞,通过克隆来培育公牛。

dedecms.com

但“终结者公牛”也许是一个更好的解决方案。毕竟,目前只有约4%的肉牛是使用人工授精繁育的,因为涉及到的工作费时费力,包括巡视牧场、聚集牛群、使母牛怀孕等。

本文来自织梦

所谓的“终结者公牛”,即这些公牛是不育的。理论上来说,由于被SRY转化为雄性的动物是不育的,所以它们不会把基因变化或任何其他与之相关的DNA变化传递下去。这就构成了某种形式的“遗传遏制”。

copyright dedecms

相较于人工授精培育肉牛,只生儿子的公牛会是一个比较便宜的方式。一旦你成功进行了遗传改良,接下来的就是巨大的市场想象空间。

dedecms.com

这基本上就是“终结者技术”,即培育产生不育种子的植物,这样农民就不能收获种子进行再次种植。(nc-1420180209) 内容来自dedecms