來源:hao123百家號 時(shí)間:2022-03-12 12:41:01
為了防止北白犀牛的滅絕,國際生物科學(xué)聯(lián)盟正在嘗試用干細(xì)胞制造人工卵細(xì)胞。最近,一個研究團(tuán)隊(duì)在科學(xué)報(bào)告中透露,他們離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)又近了一步。
“法圖”和“納金”是世界上最后兩頭北方白犀牛,它們都是雌性。最后一頭雄性北方白犀牛在2018年3月告別了這個世界,從此,這個物種早已宣告理論滅絕,因?yàn)檫@個亞種不再能夠自然繁殖,真正的滅絕近在咫尺。
然而,BioRescue聯(lián)盟正在分秒必爭地工作,以確保北方白犀牛不會永遠(yuǎn)從我們的星球上消失。研究人員正在采取雙管齊下的方法:首先,他們正在開發(fā)先進(jìn)的輔助生殖技術(shù);其次,他們希望利用從北白犀牛身上提取的皮膚細(xì)胞,在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS),這些細(xì)胞最終可以發(fā)育成未成熟的卵細(xì)胞或卵母細(xì)胞。
來自赫爾姆霍茲協(xié)會(MDC)馬克斯·德布呂克分子醫(yī)學(xué)中心的團(tuán)隊(duì),以及慕尼黑、荷蘭和日本的合作伙伴,現(xiàn)在已經(jīng)朝著這個目標(biāo)邁出了重要的一步。在《科學(xué)報(bào)告》雜志上,他們揭示了他們已經(jīng)成功獲得并對多能干細(xì)胞進(jìn)行了深入研究。
細(xì)胞工程的藝術(shù)
皮氏培養(yǎng)皿中的iPS細(xì)胞有可能發(fā)育成身體的任何細(xì)胞,包括BioRescue科學(xué)家想要培養(yǎng)的原始生殖細(xì)胞。2016年,一個研究團(tuán)隊(duì)成功地從小鼠皮膚中生成卵細(xì)胞,人工使這些細(xì)胞受精,并將其植入雌性小鼠體內(nèi)。通過這種方法受孕的小鼠出生后健康且有生育能力。
干細(xì)胞研究員米莎·德魯克教授(Micha Drukker)的團(tuán)隊(duì)使用了一種稱為外體重編程的過程,成功地生產(chǎn)了北白犀牛iPS細(xì)胞。這涉及研究人員將被稱為“質(zhì)?!钡耐庠碊NA分子導(dǎo)入他們獲得的皮膚細(xì)胞。
這些質(zhì)粒含有將皮膚細(xì)胞重新編程為iPS細(xì)胞的基因。以這種方式產(chǎn)生的犀牛干細(xì)胞與人類干細(xì)胞非常相似。德魯克說:“在顯微鏡下觀察,它們與人類的iPS細(xì)胞幾乎沒有區(qū)別。它們對外部影響的反應(yīng)也非常相似?!?/p>
種系細(xì)胞培養(yǎng)的良好開端
iPS細(xì)胞有不同的狀態(tài):它們可以是原始的多能性“基態(tài)”或啟動狀態(tài)。后一種狀態(tài)的細(xì)胞被認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到了胚胎發(fā)育的更高級階段。用小鼠產(chǎn)生的干細(xì)胞進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)從預(yù)激狀態(tài)轉(zhuǎn)化為原始狀態(tài)時(shí),它們尤其擅長產(chǎn)生生殖細(xì)胞。
然而,當(dāng)科學(xué)家們第一次試圖將犀牛細(xì)胞轉(zhuǎn)化為一種原始狀態(tài)時(shí),這些細(xì)胞死亡了。因此,研究人員將一種防止細(xì)胞死亡的基因?qū)胂<?xì)胞,并由此成功獲得了原始的iPS細(xì)胞。通過分析轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)等手段對細(xì)胞進(jìn)行了詳細(xì)的表征,成功地轉(zhuǎn)化為原始的多能性狀態(tài)是產(chǎn)生生殖細(xì)胞的一個有希望的起點(diǎn)。
德魯克的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)產(chǎn)生了更多的iPS細(xì)胞。他們用RNA病毒代替質(zhì)粒引入重編程因子。這些新的iPS細(xì)胞不包含任何不屬于那里的東西?,F(xiàn)在科學(xué)家們正試圖從它們身上產(chǎn)生原始生殖細(xì)胞。
這還不是全部:原始生殖細(xì)胞只有在被卵巢組織包圍時(shí)才會成熟為卵細(xì)胞。從活著或死去的犀牛身上獲取這種組織幾乎是不可能的?!八晕覀儾粌H要創(chuàng)造原始生殖細(xì)胞,還要創(chuàng)造卵巢組織,”研究人員解釋道。
與此同時(shí),在輔助生殖方面也取得了進(jìn)展。今年1月,IZW的科學(xué)家從“法圖”身上收集了名為卵母細(xì)胞的未成熟卵細(xì)胞。它們在意大利的Avantea實(shí)驗(yàn)室成熟,并用一頭死去的公犀牛解凍的精子進(jìn)行受精。目前,共有14個北白犀牛胚胎被儲存在零下196攝氏度的液氮中。在不久的將來,這些胚胎將被植入南方白犀牛的替代品中,目的是創(chuàng)造一只健康的北方白犀牛幼崽。
在為時(shí)未晚前拯救多個物種
“為北方白犀牛創(chuàng)造功能性卵子將是我們研究的最高成就,”德魯克說。這種方法可以作為其他瀕危物種的模式。如果干細(xì)胞繁殖成功,這項(xiàng)技術(shù)可以用來復(fù)活更多受到威脅或已經(jīng)滅絕的物種。
目前來自1000多種瀕危物種的10000多種活細(xì)胞培養(yǎng)物被保存在圣地亞哥阿諾德和梅布爾·貝克曼保護(hù)研究中心和柏林IZW生物銀行(biobank)的冷凍動物園中。這些寶貴的資源可以用來把物種從滅絕的邊緣帶回來,在為時(shí)已晚之前做更多的工作來保護(hù)這些物種。
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