动物细胞核移植应该注射到哪里,动物体细胞移植可以用显微注射吗

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-09 22:41:15

图3:Spemann的核移植实验过程 (模式图由笔者绘制)

第一例卵细胞诱导的核移植动物

1952,林蛙

1952年,英国科学家Robert Briggs 与Thomas Joseph King首次报道了以卵细胞为受体的核移植实验研究。他们的方法在Spemann的基础上做了很大的改进,发展了一个核移植程序 (见图4),至今仍在使用 。即,先去除林蛙 (Rana pipiens)的卵细胞核,再将分离的林蛙胚胎细胞核注射到去核卵细胞,获得重构胚胎。他们发现,尽管效率很低(同Spemann蝾螈核移植实验效率相比)——尤其是利用发育更晚期的胚胎细胞作为供体的时候——但这一重构胚胎仍然能够继续发育为一个个体【5】。该实验回答了以下重要科学问题:1. 细胞核直接指导细胞的生长和个体的发育;2. 早期胚胎细胞能更有效地用于核移植。

另外,该文献还报告了一项非常有趣的实验:他们将牛蛙 (Rana catesbeiana) 的胚胎细胞核移植入林蛙的去核卵,发现该重构胚胎能够发育到囊胚期,但随后停止发育,胚胎死亡。这可能是人类历史上第一次异种核移植实验。

动物细胞核移植应该注射到哪里,动物体细胞移植可以用显微注射吗(5)

图4:1952年Robert Briggs 与Thomas Joseph King发表在PNAS上报道的林蛙胚胎细胞核移植研究 (A) 与该研究实验模式图 (B,笔者绘制)。

第一例体细胞核移植动物

1958,非洲爪蟾

1958年,英国科学家John Gurdon在林蛙胚胎细胞核移植实验的基础上用非洲爪蟾 (Xenopus laevis) 幼体肠细胞核移植入去核卵细胞,发现该胚胎也能够发育为一个个体,而此个体的基因组与供体细胞的一致【6】,见图5。这是人类史上第一例体细胞核移植动物。它给我们回答了以下重大科学问题:1. 一个分化的细胞在一定条件下能够逆转进而再次发育为一个体;2. 一个细胞含有所有遗传物质,即便是其发生了分裂或者分化。因以上原创性的贡献,John Gurdon荣膺2012年诺贝尔生理医学奖。

动物细胞核移植应该注射到哪里,动物体细胞移植可以用显微注射吗(6)

图5: John Gurdon (A) 与其在1958年在Nature上发表的非洲爪蟾体细胞核移植研究。

第一例哺乳动物核移植胚胎

1975

因两栖类动物在体外受精,且卵细胞较大,很容易体外实验操作,而哺乳动物体内受精,卵细胞较小 (≈1000:1),在体外操作时有很大的难度。1975年,英国科学家J. Derek Bromhall发展了一套哺乳动物核移植实验程序:他利用煅烧拉制的细玻璃管进行操作,将兔的胚胎细胞核注射入去核卵母细胞,发现此重构胚胎能够发育到桑葚胚,这是首次获得哺乳动物核移植胚胎的报道【7】,见图6。此研究也预示了哺乳动物核移植也有可能获得个体。

动物细胞核移植应该注射到哪里,动物体细胞移植可以用显微注射吗(7)

图6:1975年J. Derek Bromhall以独立作者在Nature上发表的兔核移植实验研究。图中左下为兔卵细胞核移植操作过程,右下为发育到桑葚期的兔克隆胚胎。

第一例核移植哺乳动物

1986,绵羊

1986年,英国科学家Steen Willadsen将绵羊的8-cell胚胎的一个卵裂球分离出来,然后与一个去核卵母细胞进行电融合,形成一个重构胚胎,他们发现这一新的胚胎不仅能够体外继续发育,且在移植入受体子宫后继续发育,最后他们成功地获得了3只存活的羔羊【8】,见图7。本研究为人类第一次获得核移植哺乳动物,其说明了核移植操作在哺乳动物是切实可行的,尽管他们用早期胚胎细胞核作为供体,但是为哺乳动物体细胞核移植提供了实验依据。

动物细胞核移植应该注射到哪里,动物体细胞移植可以用显微注射吗(8)

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