Nature子刊 | 扬州大学李碧春等证明了从体细胞克隆禽类的可行性

来自体细胞的原始生殖细胞（PGCs）的异体移植克服了禽类克隆的限制。

2021年5月20日，来自扬州大学李碧春、陈国宏等研究团队在Nature Communications上在线发表了题为“Productionof viable chicken by allogeneic transplantation of primordial germ cellsinduced from somatic cells”的研究论文，将黑羽狼山鸡的鸡胚胎成纤维细胞（CEFs）转分化为PGCs，并将其移植到白普利茅斯洛克鸡胚胎中，以产生具有遗传自供体特征的可行后代。

用体细胞克隆进行无性繁殖已在20多种哺乳动物中进行。然而，由于禽类特殊的卵生繁殖方式，使体细胞核移植无法进行，因此这种技术从未在禽类中成功应用。长期以来，技术上的限制阻碍了禽类遗传学、发育生物学和胚胎操作领域的研究进展。

鸡原始生殖细胞（PGCs）的异体移植被证明可以产生后代，并可用于禽类的克隆方法。目前的PGC移植方法，从4.5天发育的鸡性腺中无法收获满足要求的细胞数量。体细胞很容易大量获得，并在体外迅速增殖。因此，CEFs向PGCs的转分化可以克服鸡胚中PGCs不足的限制，用于禽类克隆，这将有助于维护家禽种质资源，甚至可能恢复濒危物种。

此外，CEFs很容易进行基因改造，这将有助于生产转基因鸡和开发优化的家禽品种。总的来说，建立一个将CEFs重新编程为PGCs的策略将在未来具有潜在的工业应用。

一些研究试图从哺乳动物的皮肤干细胞（SDSCs）中诱导PGCs。在小鼠中，B27、表皮生长因子（EGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）诱导PGCs的效率为7%，通过添加fetuin、维甲酸（RA）、骨形态发生蛋白4（BMP4）和激活素A12，该效率提高到61.9%。在猪的模型中，通过添加卵泡液、胰岛素转铁蛋白硒（ITS）和卵泡刺激素（FSH）诱导重新编程的PGCs。

据报道，在人类中，胎盘素、ITS、EGF、激活素A和BMP4都能成功诱导PGC的形成。此外，胚胎干细胞（ESCs）与表达BMP4的滋养细胞共培养时，诱导小鼠分化为PGCs（2.9%），最后成为功能性精子。研究表明，加入BMP4、BMP8b或LIF等成分可将PGC诱导率提高到13.5%-30%，并在小鼠中成功产生了后代。

与哺乳动物相比，鸡的PGC诱导很少被报道。在鸡胚胎干细胞中过量表达Cvh可产生PGC样细胞，其效率仅为0.5%。后来用BMP4和RA诱导PGC的研究，其效率也很低，>10%。最重要的是，从体细胞诱导PGCs并产生克隆的后代，在鸡中从未实现。

研究人员曾用BMP4在体外成功地将鸡的ESCs诱导成PGCs。然而，ESCs也很难分离，而且不容易转化为PGCs。Lu等人证明CEFs可以被诱导为具有人类POU5F1、NANOG、SOX2、LIN28、KLF4和C-MYC基因的诱导多能干细胞（iPSCs），并且这些细胞表达几个PGC标记基因。然而，据报道，体内移植后没有产生后代。因此，迫切需要开发一种有效的体外诱导PGC的方法来解决禽类克隆的局限性。

该研究旨在通过移植来自体细胞的iPGCs，有效地产生具有供体特征的有活力的鸡。在此，将黑羽狼山鸡的CEFs重编程为iPSCs，并诱导其发育成iPGCs，将其移植到白普利茅斯洛克鸡胚胎中，产生功能性精子或卵细胞。通过自交，受体产生后代，这些后代被确认为继承了捐赠者的遗传信息。

总之，这项研究报告了从禽类体细胞产生后代的情况，它克服了禽类物种在遗传上统一个体复制的门槛。

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