單倍體細胞是遺傳學(xué)研究的重要工具。自然狀態(tài)下存在的單倍體細胞只有結(jié)構(gòu)和功能均已特化的配子,，包括卵子和精子,。然而卵子和精子不能在體外進行培養(yǎng),，因此也不能對其進行基因操作,。如果能夠在體外建立哺乳動物的單倍體細胞系，那將極大地促進哺乳動物遺傳學(xué)及相關(guān)生命科學(xué)的研究,。
4月27日,，國際著名學(xué)術(shù)期刊Cell發(fā)表了中國科學(xué)院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所李勁松研究組和徐國良研究組的一項合作研究，他們建立了來自孤雄囊胚的單倍體胚胎干細胞系,，證明這些細胞保持了一定水平的雄性印記,，進一步驗證這些細胞能夠代替精子在注入卵母細胞后產(chǎn)生健康的小鼠。
為了獲得單倍體的孤雄囊胚,，研究人員采用了核移植的技術(shù),，即將卵母細胞的核通過顯微操作的方法去掉，然后注入一個精子形成攜帶來自父本基因組的單倍體重構(gòu)胚胎,。這些胚胎在體外能夠發(fā)育到囊胚,，從這些囊胚中分離建立了單倍體胚胎干細胞系,。
單倍體胚胎干細胞系具有典型的小鼠胚胎干細胞特征，能夠在注入兩倍體囊胚中后形成嵌合體小鼠,。因為精子在形成過程中會產(chǎn)生雄性印記狀態(tài),，這種印記狀態(tài)是受精后胚胎發(fā)育的重要保證，而且在整個發(fā)育過程中一直維持,，因此,，研究人員分析了單倍體胚胎干細胞系的雄性印記水平，發(fā)現(xiàn)這些細胞保持了一定的雄性印記,。
接下來,，為了驗證這些細胞是否能像精子一樣具有“受精”能力，研究人員將單倍體胚胎干細胞系注入卵母細胞中,，發(fā)現(xiàn)部分“受精”的胚胎能夠發(fā)育成健康的小鼠,。最后，研究人員成功地利用單倍體胚胎干細胞系進行了基因打靶的嘗試,。
單倍體胚胎干細胞系的建立為獲取遺傳操作的動物模型提供了一種新的手段,，也為細胞重編程研究提供了一種新的系統(tǒng)。(生物谷：Bioon.com)
doi:10.1016/j.cell.2012.04.002
PMC:
PMID:
Generation of Genetically Modified Mice by Oocyte Injection of Androgenetic Haploid Embryonic Stem Cells
Hui Yang, Linyu Shi, Bang-An Wang, Dan Liang, Cuiqing Zhong, Wei Liu, Yongzhan Nie, Jie Liu, Jing Zhao, Xiang Gao, Dangsheng Li, Guo-Liang Xu, Jinsong Li
Haploid cells are amenable for genetic analysis. Recent success in the derivation of mouse haploid embryonic stem cells (haESCs) via parthenogenesis has enabled genetic screening in mammalian cells. However, successful generation of live animals from these haESCs, which is needed to extend the genetic analysis to the organism level, has not been achieved. Here, we report the derivation of haESCs from androgenetic blastocysts. These cells, designated as AG-haESCs, partially maintain paternal imprints, express classical ESC pluripotency markers, and contribute to various tissues, including the germline, upon injection into diploid blastocysts. Strikingly, live mice can be obtained upon injection of AG-haESCs into MII oocytes, and these mice bear haESC-carried genetic traits and develop into fertile adults. Furthermore, gene targeting via homologous recombination is feasible in the AG-haESCs. Our results demonstrate that AG-haESCs can be used as a genetically tractable fertilization agent for the production of live animals via injection into oocytes.
