我国科学家实现高效体细胞克隆，新技术突破表观遗传障碍

IT之家 7 月 24 日消息，IT之家从中国科学院遗传与发育生物学研究所官网获悉，7 月 8 日，该所陆发隆团队和卓越创新中心孙强团队和刘真团队合作在 Advanced Science （《先进科学》）上发表研究论文。该研究通过组合技术策略同时突破了体细胞克隆胚胎发育过程中着床前和着床后表观遗传障碍，实现了目前最高水平的小鼠体细胞克隆胚胎出生率，为哺乳动物高效体细胞克隆提供了一种切实可行的技术策略。

体细胞克隆胚胎具有完整的卵母细胞细胞质以及与供体细胞一致的基因组 DNA 序列，其发育效率低下主要源于表观遗传异常导致的基因表达紊乱。此前，张毅实验室和高绍荣实验室的研究率先发现，在着床前体细胞克隆胚胎中存在 H3K9me3、H3K4me3 和组蛋白乙酰化等多种组蛋白修饰异常，干预这些异常组蛋白修饰可有效改善胚胎的着床前发育。

进一步，张毅实验室发现小鼠体细胞克隆胚胎中非典型基因印记缺失；进而周琪实验室、李伟实验室和陆发隆实验室合作，通过在供体细胞中多基因杂合敲除以模拟主要非典型印记基因的印记表达状态，证明修复非典型基因印记能够有效改善体细胞克隆胚胎的着床后发育。然而，之前尚未有研究能同时解决着床前与着床后的表观遗传障碍，且现有用于修复着床后非典型印记的方法技术难度极大。

此项研究中，研究团队通过对体细胞克隆胚胎施以组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素 A (Trichostatin A, TSA) 处理，同时向胚胎中注射编码 H3K9me3 去甲基化酶 Kdm4d 和 H3K4me3 去甲基化酶 Kdm5b 的 mRNA 干预异常组蛋白修饰，有效解决了体细胞克隆胚胎着床前发育表观遗传障碍。同时，利用四倍体补偿技术替换了克隆胚胎的滋养层细胞，有效解决了克隆胚胎胎盘组织中非典型基因印记缺失问题，从而有效解决了体细胞克隆胚胎着床后发育表观遗传障碍。通过这种组合体细胞克隆胚胎表观遗传障碍干预技术策略，实现了体细胞克隆小鼠移植胚胎约 30% 的出生率。

▲ 本研究的方法示意图

本研究首次在单一体细胞克隆胚胎内同时克服了着床前和着床后发育的主要表观遗传障碍，且无需对供体细胞进行额外的遗传修饰，极大提高了哺乳动物体细胞克隆的整体效率，为今后大型哺乳动物通过体细胞克隆进行成本可控的高效繁殖提供了切实可行的新技术策略。

中国科学院遗传与发育生物学研究所李雅梅博士（现为中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士后）、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生孙诗羽、一级实验师许玉婷，以及中国科学院遗传发育所张吉祥博士为论文共同第一作者。中国科学院遗传发育所陆发隆研究员与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙强研究员和刘真研究员为论文通讯作者。该研究得到了科技部、中国科学院、基金委等多个部门的支持。