拥有 6 组基因组的幼猴是科学界的首次发现

一位研究人员强调,目前没有创造人类嵌合体的计划。这项研究本身应该有助于开展与人类更相关的生物医学研究

它们看起来像普通的幼年恒河猕猴,但 Hex、Roku 和 Chimero 是世界上首批嵌合猴,每只猴子的细胞都来自多达六只恒河猴的基因组。

到目前为止,对所谓的嵌合动物(即那些拥有不同基因组细胞的动物)的研究一直仅限于小鼠;最近的一项程序利用来自两位父亲的细胞培育出了小鼠。

研究人员转向猴子,以更深入地了解胚胎干细胞的能力。大多数干细胞疗法实验都以小鼠为基础,研究人员想了解灵长类动物胚胎干细胞的反应是否与小鼠相同。


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为了创造嵌合猴,研究人员基本上将来自单个恒河猴胚胎的细胞粘合在一起,然后将这些混合胚胎植入母猴体内。

关键在于混合来自非常早期胚胎(或囊胚)的细胞,这些囊胚仅由两到四个细胞组成——每个细胞仍然是全能的,能够转化为整个动物以及胎盘和其他维持生命的组织。(这与多能干细胞形成对比,多能干细胞可以分化成体内的任何组织类型,但不能分化成某些胚胎组织或整个生物体。)

俄勒冈健康与科学大学俄勒冈国家灵长类动物研究中心的 Shoukhrat Mitalipov 说:“细胞永远不会融合,但它们会呆在一起并协同工作,形成组织和器官。“科学的可能性是巨大的。” [嵌合猴图像]

一试再试

研究人员首先尝试使用嵌合小鼠的流程来创造嵌合猴。在该程序中,胚胎干细胞在培养长达数十年后被注射到宿主胚胎中。这些干细胞将与宿主胚胎的细胞混合,产生组织和器官,最终产生后代。当这些后代交配时,产生的后代的细胞仅来源于植入的干细胞。如果您从嵌合小鼠的身体中取出两个细胞,您可能会得到两个不同的基因组——完整的染色体组和遗传信息。

但是,用于创造嵌合小鼠的方法在恒河猴身上失败了,导致后代的细胞仅来自宿主胚胎。

Mitalipov 在一次电话采访中告诉 LiveScience:“不幸的是,这没有奏效。“我们以这种方式产生了后代,但它们没有表现出任何干细胞的贡献。” 他说,干细胞似乎在某个地方丢失了。

研究人员猜测,培养过程以某种方式改变了这些胚胎干细胞。因此,他们从胚胎的内细胞团中回收了干细胞(而不是从冷冻库中培养后),并且在没有培养的情况下,将干细胞注射到宿主胚胎中。

结果不是一只嵌合猴幼崽,而是两个独立的胎儿——双胞胎

最终,研究人员找到了一种成功的方法,即使用早期囊胚,这些囊胚已分裂成不超过四个独立的细胞。他们从这些团块中取出单个细胞,然后将它们重新聚集在一起,在三到六个个体之间混合和匹配,以创造 29 个新的囊胚。研究人员挑选了其中 14 个看起来最强壮的囊胚,并将它们植入五只代孕母猴体内。

所有五只都怀孕了。研究人员终止了其中三只猴子的妊娠,以测试胎儿的嵌合现象,他们发现了嵌合现象。不久之后,剩下的两只猴子产下了双胞胎(分别以日语和希腊语中表示“六”的词 Roku 和 Hex 命名)和一只单胎 Chimero。所有猴子看起来都是雄性,尽管对它们细胞的测试表明,它们也包含单个雌性基因组。

嵌合体长大

这些猴子是通过剖腹产分娩的。它们的母亲拒绝了它们,可能是因为使用了非自然的分娩方法,所以现在它们由寄养妈妈抚养。

研究人员尚不确定 Roku、Hex 和 Chimero 是否能够繁殖。恒河猕猴需要四到五年才能达到性成熟。

Mitalipov 强调,目前没有创造人类嵌合体的计划,也没有必要这样做。他说,这项研究本身应该有助于科学家开展与人类更相关的生物医学研究。

例如,嵌合小鼠被用于生产基因工程“敲除”小鼠,这些小鼠携带重要基因的缺失。通过这种方式,研究人员可以亲身了解基因的作用或不作用。

Mitalipov 说,这些结果可能在干细胞疗法中很有用。研究人员认为,在培养皿中培养的干细胞可以移植到成年患者体内,以治疗瘫痪或帕金森病等疾病。

Mitalipov 说:“但这基于小鼠模型。“我们不知道灵长类动物是否具有这种能力。”

今天(1 月 5 日)在《细胞》杂志上报道的嵌合猴研究表明,灵长类动物培养的干细胞可能具有一定的分化潜力,但它们与体内干细胞或体内产生的干细胞无法比拟,Mitalipov 说。

Mitalipov 说:“我们无法在小鼠身上模拟一切。“如果我们想将干细胞疗法从实验室转移到诊所,并从小鼠转移到人类,我们需要了解这些灵长类动物细胞能做什么和不能做什么。我们需要在人类身上研究它们,包括人类胚胎。”

休斯顿 MD 安德森癌症中心的遗传学家 Richard Behringer 说,即使研究人员在没有培养的情况下取得了成功,也不应将培养的细胞排除在外。 Behringer 告诉 LiveScience,细胞在猴子身上不起作用的原因可能是实验室过程中的某些问题,而不是细胞本身的问题。

Behringer 说:“我们对我们细胞的早期胚胎学知之甚少。“我们了解受精到囊胚阶段,因为您可以在体外完成这一过程,但此后,关于人类胚胎学的知识却很少——这时女性甚至可能不知道她怀孕了。拥有猴子模型有助于了解早期胚胎发育,在早期胚胎发育中,猴子可以代替人类。”

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珍娜·布赖纳大众科学的执行编辑。此前,她曾担任 Live Science 的主编,再之前,曾在 Scholastic 的 Science World 杂志担任编辑。布赖纳拥有索尔兹伯里大学的英语学位、马里兰大学的生物地球化学和环境科学硕士学位以及纽约大学的研究生科学新闻学位。她曾在佛罗里达州担任生物学家,在那里她监测湿地并对濒危物种(包括美丽的佛罗里达灌丛鸦)进行了实地调查。她还获得了伍兹霍尔海洋研究所的海洋科学新闻奖学金。她坚信科学是为每个人的,几乎所有事物都可以通过科学的视角来看待。

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斯蒂芬妮·帕帕斯是一位居住在科罗拉多州丹佛市的自由科学记者。

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