2023年11月9日,《细胞》杂志报道了一项重磅突破:中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心牵头的研究团队构建出首例具有高比例胚胎干细胞的活产嵌合体猴。

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该嵌合体猴由食蟹猕猴(又称长尾猕猴)的胚胎干细胞与受体胚胎嵌合、培育而来,干细胞来源与受体胚胎来源虽物种相同,但基因各异,其中干细胞在嵌合体猴体内的贡献比例高达近70%。这只长着绿毛(细胞含绿色荧光蛋白)神奇猴崽存活了10天,后因呼吸衰竭和体温过低而被执行安乐死。

此成果对于我们理解灵长类胚胎干细胞全能性和非人灵长类模型构建具有重要意义,也有望推动医学研究和濒危物种保护等领域的发展。

研究团队表示:“活产嵌合体猴大脑中的胚胎干细胞贡献比例非常高,这意味着我们的方法对于神经退行性疾病建模有一定价值;另一方面,如果能实现不同种类猴子(或其他灵长类动物)之间的嵌合,例如创建A种猴和濒临灭绝的B种猴的嵌合体,同时保证B的干细胞对嵌合体有足够高的贡献,那么拯救濒危动物的工作是不是有望打开一片新天地?”

此项工作由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心牵头,包括上海脑科学与类脑研究中心、中科院广州生物医药与健康研究院在内的多个团队都参与其中。

研究人员使用从7天大的猴子胚胎中取出的细胞培养了9个干细胞系,并使它们具备多能性,能够组织成活体动物创建所需的所有不同细胞类型。

然后,他们选择了最理想的4CL干细胞系,将其注射至来自另一食蟹猕猴的胚胎中。(如前文所述,4CL干细胞的来源和胚胎的来源虽然物种相同,但基因不同。)受体胚胎有4~5天大,而4CL干细胞事先注入了绿色荧光蛋白——这使研究者能够确定哪些组织是由干细胞贡献的。

嵌合胚胎被植入40只代孕雌猴体内,最终实现了12次受孕,6次活产,其中只有一只活产猴和一只流产猴属于嵌合体——体内有着由4CL干细胞生长而来的细胞。

分析显示,嵌合体猴26处不同组织中干细胞占比在21%至92%不等,平均值为67%,脑组织内的干细胞比例特别高。

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猴子细胞被注入了绿色荧光蛋白,研究人员便能够确定哪些组织是由干细胞生长出来的

以色列魏茨曼科学研究所的干细胞生物学和胚胎学专家雅各布?汉纳(Jacob Hanna,未参与工作)表示:“这项研究或将帮助我们更简便、更高质量地创建嵌合体猴,就像生物学家多年来对啮齿动物所做的那样。”

嵌合体小鼠最早于1960年代出现,后被普遍用于生物医学研究。它们令科学家能够追踪正常细胞如何与基因改变或突变的细胞相互作用,这对于理解生物过程和疾病十分有用。但此类小鼠研究存在局限性,在猴子身上进行更多探索是值得的。

新研究作者之一、脑科学与智能技术卓越创新中心研究组组长刘真指出:“人类疾病的许多方面是无法通过小鼠模型复制的,因为它们的生理机能与我们的差异太大。相比之下,人类和猴子很接近,它们更适合用来模拟人类疾病。”

说到嵌合体研究,我们下意识地想起还有一类极具争议的课题——人类与动物的嵌合体研究(令人汗毛竖起的研究)。

2020年,科学家培育出同时含小鼠细胞和人类细胞的小鼠胚胎;

2021年,一个中美联合团队于《细胞》撰文介绍了他们体外培养的人-猴嵌合体胚胎。(详见《科幻大片里的人兽结合体多久会成为现实?》

今年9月,中科院广州生物医药与健康研究院的团队报道称,他们用以人类细胞为主导的人猪嵌合胚胎培养得到主要含人类细胞的“猪肾”。

人-动物嵌合体的研究成果不断涌现,科学家希望这方面的工作能应用于器官移植。但我们也必须谨慎考虑其中的伦理风险。正如刘真教授所言,我们不能允许一个人-猴嵌合体在度过早期胚胎发育阶段后还继续存在,这越过了道德红线。

资料来源:

Scientists create chimeric monkey with two sets of DNA

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