Cell Stem Cell：中科院揭示克服基因组印记障碍可以提高哺乳动物克隆效率
来源：本站原创 2020-06-20 08:50
2020年6月20日讯/生物谷BIOON/---体细胞核移植（SCNT，又称克隆）技术在动物生产和再生医学方面具有很大的潜力。然而，效率极低和克隆胚胎中经常观察到的异常情况限制了这种技术的发展和应用。虽然克隆胚胎容纳着完整的基因组DNA序列，但是多种表观遗传学障碍是制约克隆效率的因素。在一项新的研究中，来自中国科学院遗传与发育生物学研究所和中国科学院动物研究
2020年6月20日讯/生物谷BIOON/---体细胞核移植（SCNT，又称克隆）技术在动物生产和再生医学方面具有很大的潜力。然而，克隆效率极低和克隆胚胎中经常观察到的异常情况限制了这种技术的发展和应用。虽然克隆胚胎容纳着完整的基因组DNA序列，但是多种表观遗传学障碍是制约克隆效率的因素。
在一项新的研究中，来自中国科学院遗传与发育生物学研究所和中国科学院动物研究所的研究人员通过实验证实修复H3K27me3介导的非经典印记（non-canonical imprinting）可以极大地提高克隆效率。相关研究结果于2020年6月18日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer”。
印记是一种现象，指的是一些基因只表达来自母本或父本的一个拷贝，但不表达另一个拷贝。
在这项新的研究中，这些研究人员揭示了H3K27me3依赖性印记基因在克隆胚胎的植入后胎盘中发生异常双等位基因表达，这与这些基因在受精卵的正常胚胎中发生单等位基因表达不同，这说明异常的H3K27me3印记可能是动物克隆的表观遗传障碍。
为了用实验证明这一点，这些研究人员利用单倍体胚胎干细胞技术产生了4个主要H3K27me3印记基因（Sfmbt2、Gab1、Smoc1和Jade1）发生单等位基因缺失的体细胞。他们先是利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术在单倍体胚胎干细胞中进行单等位基因缺失实验。
然后将这些细胞作为人工精子，培育出4个主要H3K27me3印迹基因发生单等位基因缺失的小鼠。这些基因的单等位基因表达可以模拟这些基因的印记表达状态。
重要的是，通过使用来自上述小鼠的体细胞---成纤维细胞，这些研究人员可以实现高达14.2%（对野生型成纤维细胞而言，这一数字为0）的克隆效率。与此同时，克隆动物长期存在的胎盘和身体过度生长缺陷在这些克隆小鼠身上也得到了很大程度的恢复。
综上所述，这项新研究表明，H3K27me3介导的印迹缺陷是哺乳动物克隆中重要的表观遗传障碍，并建立了克服这种障碍的优雅方法。这些研究结果为改善SCNT技术在多种哺乳动物中的应用开辟了一条新途径。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Le-Yun Wang et al. Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer. Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.05.014.
在一项新的研究中，来自中国科学院遗传与发育生物学研究所和中国科学院动物研究所的研究人员通过实验证实修复H3K27me3介导的非经典印记（non-canonical imprinting）可以极大地提高克隆效率。相关研究结果于2020年6月18日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer”。
图片来自Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.05.014。
印记是一种现象，指的是一些基因只表达来自母本或父本的一个拷贝，但不表达另一个拷贝。
在这项新的研究中，这些研究人员揭示了H3K27me3依赖性印记基因在克隆胚胎的植入后胎盘中发生异常双等位基因表达，这与这些基因在受精卵的正常胚胎中发生单等位基因表达不同，这说明异常的H3K27me3印记可能是动物克隆的表观遗传障碍。
为了用实验证明这一点，这些研究人员利用单倍体胚胎干细胞技术产生了4个主要H3K27me3印记基因（Sfmbt2、Gab1、Smoc1和Jade1）发生单等位基因缺失的体细胞。他们先是利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术在单倍体胚胎干细胞中进行单等位基因缺失实验。
然后将这些细胞作为人工精子，培育出4个主要H3K27me3印迹基因发生单等位基因缺失的小鼠。这些基因的单等位基因表达可以模拟这些基因的印记表达状态。
重要的是，通过使用来自上述小鼠的体细胞---成纤维细胞，这些研究人员可以实现高达14.2%（对野生型成纤维细胞而言，这一数字为0）的克隆效率。与此同时，克隆动物长期存在的胎盘和身体过度生长缺陷在这些克隆小鼠身上也得到了很大程度的恢复。
综上所述，这项新研究表明，H3K27me3介导的印迹缺陷是哺乳动物克隆中重要的表观遗传障碍，并建立了克服这种障碍的优雅方法。这些研究结果为改善SCNT技术在多种哺乳动物中的应用开辟了一条新途径。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Le-Yun Wang et al. Overcoming Intrinsic H3K27me3 Imprinting Barriers Improves Post-implantation Development after Somatic Cell Nuclear Transfer. Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.05.014.
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