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Science子刊:源自雌性奄美刺鼠的诱导性多能干细胞能够分化为精细胞或卵母细胞

来源:生物谷 2017-05-15 22:14


图片来自Science Advances, doi:10.1126/sciadv.1602179

2017年5月15日/生物谷BIOON/---在大多数哺乳动物中,雌性动物具有两条X染色体,雄性动物具有一条X染色体和一条Y染色体。但是,雄性和雌性奄美刺鼠(Tokudaia osimensis)仅携带单条X染色体。奄美刺鼠是日本一个岛屿土生土长的频危啮齿类动物。在一项新的研究中,来自日本宫崎大学等研究结构的研究人员将来自一只雌性奄美刺鼠尾巴的成纤维细胞重编程为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS细胞)。这些iPS细胞在一种宿主有机体(即小鼠-奄美刺鼠嵌合体)中能够分化为雌性和雄性生殖细胞。相关研究结果发表在2017年5月12日的Science Advances期刊上,论文标题为“Flexible adaptation of male germ cells from female ipsCs of endangered Tokudaia osimensis”。论文通信作者为宫崎大学研究员Arata Honda。

美国圣地亚哥动物园保护研究所保护遗传学主任Oliver Ryder(未参与这项研究)说,“这是一篇非常有吸引人的论文。”他解释道,作为另一种物种保存方法,产生“能够整入来自一种频危物种的ips细胞的嵌合体”具有激动人心的潜力。

这些研究人员在体外培养了来自一只雌性奄美刺鼠尾巴的成纤维细胞。在尝试过多种诱导条件和培养条件后,他们获得奄美刺鼠ips细胞系。他们将这些细胞系移植到小鼠囊胚中,随后将它们注射到代孕母小鼠中。

这些研究人员利用一种荧光标记追踪这些注射的iPS细胞,并且确定大约四分之一的胚胎和幼鼠是嵌合体。当研究成年嵌合体时,他们在多种组织(包括棕色的奄美刺鼠皮肤和毛发)中发现了iPS细胞。iPS细胞也产生精细胞和卵母细胞,但是由奄美刺鼠ips细胞产生的这些生殖细胞数量是比较低的。

Honda在发给《科学家》杂志的电子邮件中写道,“我们成功地产生真正的源自奄美刺鼠的初始iPS细胞和全身具有奄美刺鼠细胞的种间嵌合体(interspecific chimeras)。雌性奄美刺鼠ips细胞能够在成年种间嵌合体的睾丸中产生雄性奄美刺鼠生殖细胞,并且存活下来。”

在美国夏威夷大学约翰-博斯医学院研究Y染色体基因的Monika Ward(未参与这项研究)说道,下一步就是确定“产生的这些生殖细胞是否是有功能性的”。她解释道,“鉴于具有较低的生殖细胞产生效率,这些研究人员并不能够真正地测试它们是否能够在受精中发挥功能。”

Honda证实,他的团队计划努力改进产生生殖细胞的效率。他也想要在培养皿中测试这种方法以便产生奄美刺鼠卵子、精子和最终产生胚胎。

这种方法的潜在应用可能也能够扩展到除奄美刺鼠之外的动物物种。Ryder说,“我们努力在物种栖息地保存它们。我们努力进行圈养繁殖。我们努力进行辅助生殖。不过对存在的濒临灭绝的物种而言,在不使用更加先进的遗传技术和繁殖技术的情形下,可能不能够拯救它们。”

Honda说,尽管这项研究清晰地表明性别决定在奄美刺鼠中是灵活多变的,但是一个仍未解决的问题是雄性特征和雌性特征实际上是如何在这种啮齿类动物中出现的。

在美国亚利桑那州立大学研究性染色体进化的Melissa Wilson Sayres(未参与这项研究)告诉《科学家》杂志,“我并不清楚的是嵌合小鼠中的雌性奄美刺鼠ips细胞是否将真正地有助解决性别在奄美刺鼠中是如何决定的。”但是“我们越多地研究性别决定和真正地理解哪些是灵活的和那些是不灵活的,我们就越多地揭示出我们自己的性别决定系统可能具有多大灵活性。”(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:

Arata Honda, Narantsog Choijookhuu, Haruna Izu et al. Flexible adaptation of male germ cells from female ipsCs of endangered Tokudaia osimensis. Science Advances, 12 May 2017, 3(5):e1602179, doi:10.1126/sciadv.1602179

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