体细胞克隆哺乳动物胚胎发育的表观遗传学

如何提高克隆效率和体细胞核移植后表观遗传重编程的潜在机制的研究是当前生命科学的热点之一。将处于分化状态而进行核移植的体细胞转变成具有全能型的早期胚胎的关键是表观遗传的重编程。文章从基因印迹,x染色体失活,端粒长度等方面来探讨哺乳动物克隆胚胎在发育过程中的表观遗传重编程的机制。     

各国家畜胚胎细胞核移植研究进展

细胞核移植技术就是将成熟的卵母细胞或受精卵中的细胞核除去后移植其它细胞核,使卵母细胞不经过精子穿透等有性过程就可被激活、正常分裂并发育成新的个体。因此,核移植技术可以使细胞核供体的基因通过无性繁殖手段得到完全的复制,从而产生出克隆(无性繁殖)动物。鱼类的细胞核移植的成功报道已有很多且很早。然而哺乳动物,尤其是家畜的胚胎细胞核移植是近几年才发展起来的。     

哺乳动物体细胞核移植表观遗传重编程研究进展

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer, SCNT)是唯一能赋予体细胞基因组全能性的生殖工程技术,对动物种质资源保存、畜牧业发展和生物医学研究等具有重大意义。尽管该技术已经取得了许多研究进展,但哺乳动物克隆胚胎的发育效率依然很低,严重限制其在畜牧业和生物医学上的应用。导致克隆胚胎发育效率低的主要原因是体细胞重编程错误或重编程不完全,主要表现为:印记基因Xist表达异常、DNA甲基化异常,组蛋白修饰异常等。本文简要介绍了体细胞核移植技术,系统总结了哺乳动物克隆胚胎发育效率低的主要影响因素,以期为提升体细胞克隆效率相关研究与实践提供理论参考。     

DNA甲基化和组蛋白修饰在克隆动物发育过程中的作用

体细胞核移植在农业应用、生产疾病模型动物、转基因家畜或产生人胚胎干细胞来治疗人类的疾病方面有巨大的应用潜力。虽然已经成功克隆出多种哺乳动物, 但该技术仍存在一些未解决的问题, 包括产生克隆动物的效率低和克隆动物的异常等。异常的表观遗传重编程是克隆胚胎发育失败的一个重要因素。文章重点论述了DNA甲基化、组蛋白修饰及其与克隆胚胎发育的关系。了解表观遗传调控机制有助于解决核移植技术中存在的问题, 有利于更好地应用这项技术。     

体细胞核移植胚胎核重编程的研究进展

尽管在多种哺乳动物种系中成功制备了体细胞克隆后代,但当前的克隆技术仍有许多亟待解决的问题。体细胞核移植胚胎大多存在许多发育异常,造成了妊娠早期高流产率和出生后高死亡率。有研究认为,克隆胚胎发育障碍的一个重要的原因是供体细胞的遗传重编程不完全。哺乳动物种系中,DNA甲基化是胚胎发育期转录调节的必需步骤,除了单拷贝基因序列外,在基因组很多的区域都可以观测到克隆胚胎的异常甲基化。此外,克隆胚胎的基因印迹也存在异常。     

鼠猪异种细胞核移植

核质关系是细胞生物学和发育生物学研究的核心问题之一。细胞核移植技术是研究发育中核质关系的重要手段。尽管最近哺乳动物的细胞核移植取得了重大突破 (Ｗｉｌｍｕｔ等 ,1997;Ｗａｋａｙａｍａ等 ,1998) ,但这些成功实验是在种内进行的 ,而异种间核移植的研究报道较少 (ＭｃＧｒａｔｈ等 ,1986 ;Ｗｏｌｆｅ等 ,1992 ;梅祺等 ,1993)。最近 ,陈大元等( 1999)报道将大熊猫的子宫上皮细胞、骨骼肌细胞和乳腺上皮细胞的细胞核移入去核的兔卵母细胞后 ,分别有9 9%、6 8%和 11 7%的重构卵发育到囊胚。Ｄｏｍｉｎｋｏ等( 1999)把绵羊、猪、猴或大…     

体细胞核移植诱导的表观遗传学变化

体细胞核移植技术是指将一个分化的体细胞核置入去核的卵母细胞中,并发育产生与供体细胞遗传背景一致的克隆后代的技术。目前,世界上通过体细胞核移植技术已经产生了许多的克隆动物。但克隆过程中还存在着很多问题,比如,克隆效率太低、克隆个体常伴有表型异常和早亡等,从而使该技术应有的应用潜力不能得到充分的发挥。体细胞表观遗传学重编程的不完全或紊乱是造成核移植诸多问题的主要原因。近十多年来,人们对体细胞核移植后的重编程进行了广泛的研究,其核心内容包括核及核外结构的重塑、DNA甲基化模式的重建、基因印迹和x染色体失活、组蛋白乙酰化模式的重建、端粒长度恢复等,以期能够对其重编程加以人为干预,从而提高动物克隆效率。本文拟对体细胞核移植诱导的重编程研究进展加以综述,希望对体细胞重编程机制的阐明有所启发。     

克隆哺乳动物的胎盘发育缺陷

克隆又称体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT),该技术已在多种哺乳动物中成功建立并被逐渐应用。然而,利用该技术获得的哺乳动物克隆胚胎的发育效率非常低(一般只有1%~5%),这严重限制了克隆技术的应用。胎盘发育缺陷被认为是抑制克隆胚胎发育的一个主要原因。几乎所有的SCNT来源胎盘都会出现不同的发育缺陷,如胎盘增生、胎盘血管缺陷、脐带畸形等。胎盘异常的根本原因是滋养层细胞基因组在发育过程中未能建立正确的表观遗传修饰,导致胎盘发育调控相关的重要基因,特别是印迹基因的表达出现异常。印迹基因表达异常导致胎盘的形态异常和功能缺陷,进而影响克隆胚胎的发育能力。目前,虽然有许多提高克隆胚胎发育能力的研究报道,然而在大多数研究中克隆效率并没有得到大幅度的提高,主要原因之一是克隆胚胎的胎盘发育仍然存在诸多缺陷。本文综述了克隆哺乳动物的胎盘异常及其印迹基因表达,并对未来提高克隆效率的研究提出展望。     

细胞核重编程对克隆的影响

细胞核重编程是哺乳动物正常受精胚胎和克隆胚胎发育过程中的一个重要特性,主要是对表观遗传学特征进行重新编写,包括染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化、印记基因表达、X染色体失活等表观遗传修饰的改变。通过细胞核重编程,首先,受精卵和克隆胚胎的供体核停止其特有的基因表达程序,恢复为全能状态的基因表达程序;然后,受精胚胎和克隆胚胎的细胞再从全能状态重新进入分化状态,最终形成各种组织和器官。近年来,不少研究表明,克隆胚胎的细胞核重编程存在不同程度的表观遗传修饰异常,可能对克隆及其农业和医学应用有着重要影响。本文就正常和克隆胚胎细胞核重编程的研究进展以及克隆胚胎的细胞核重编程异常对克隆的影响作一综述,并对目前有关治疗性克隆前景的不同看法进行了讨论。     

哺乳动物体细胞核移植重编程研究进展

哺乳动物通过体细胞核移植技术能够获得重构胚,并在卵母细胞重编程作用下,供体细胞恢复全能性,这即是核重编程过程。但由于异常重编程的存在,常会导致克隆后代出现高流产率、高死亡率和发育异常等现象。因此,本文主要从细胞分化对重编程的影响、早期胚胎的重编程能力、重编程的检测方法以及提高体细胞核移植重编程的方式这几个方面加以综述,以期进一步增强对体细胞核移植重编程的认识,完善体细胞核移植技术程序。     

核移植与线粒体

线粒体是哺乳动物的产能、供能细胞器,与生长、发育、衰老和凋亡等多种细胞事件及疾病有关。哺乳动物核移植可能导致克隆胚胎及后代中线粒体的杂合性,从而影响到个体的表型甚至导致线粒体疾病。文章阐明了哺乳动物中线粒体的生物学功能及遗传特性,并分析了核移植中供体细胞和受体卵胞质两种来源的线粒体在同种胚胎细胞核移植、同种及异种体细胞核移植重构胚发育进程中的变化以及可能影响线粒体杂合性的一些因素,对其可能导致的线粒体疾病及解决方法进行了简单的阐述。

     

体细胞核移植后表观遗传重编程的异常及其修复

体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)是指将高度分化的体细胞移入到去核的卵母细胞中发育并最终产生后代的技术。然而, 体细胞克隆的总体效率仍然处于一个较低的水平, 主要原因之一是由于体细胞供体核不完全的表观遗传重编程, 包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、基因组印记、X染色体失活和端粒长度等修饰出现的异常。使用一些小分子化合物以及Xist基因的敲除或敲低等方法能修复表观遗传修饰错误, 辅助供体核的重编程, 从而提高体细胞克隆效率, 使其更好地应用于基础研究和生产实践。文章对体细胞核移植后胚胎发育过程中出现的异常表观遗传修饰进行了综述, 并着重论述了近年来有关修复表观遗传错误的研究进展。     

哺乳动物体细胞核移植研究进展

体细胞核移植技术已经在基础研究领域与产业化应用领域体现出了重要的价值,因而体细胞核移植技术及其相关研究已经成为了生物领域的持续性研究热点,但是围绕体细胞核移植技术仍然存在许多质疑,其中最主要的就是体细胞核移植的效率较低。尽管如此,体细胞核移植研究仍然在近年来取得了令人瞩目的成就,包括小鼠与恒河猴核移植胚胎干细胞系的建立。该文就体细胞核移植的研究历史与进展进行简要的论述,同时针对体细胞核移植研究中的细胞重编程与治疗性克隆研究中的发展与问题进行剖析,希望能够积极推动治疗性克隆的研究进展,加速核移植与干细胞技术在产业化领域中的应用。     

鱼类核移植与重编程

鱼类核移植是动物克隆研究的一个重要领域, 我国学者在上世纪60年代首创了鱼类的核移植研究。以斑马鱼为模式动物, 进行核移植与再程序化研究具有独特的优势。文章总结了鱼类细胞核移植研究的历史、斑马鱼核移植研究概况、以及影响核移植胚胎发育的因素, 特别是核移植胚胎基因组的表观遗传修饰, 如基因组DNA甲基化及组蛋白乙酰化和甲基化等的研究, 将有助于完善克隆技术并提高克隆的成功率, 推动克隆技术的广泛开展和应用。     

表观遗传调控在哺乳动物体细胞核移植上的应用研究进展

体细胞核移植也称为克隆,是指将体细胞经显微操作植入到去核的卵母细胞质中,不通过精子和卵子结合,在体外生产出与供体细胞具有相同遗传物质的胚胎以及动物个体。近年来克隆技术不断发展,但其效率依然有待提高,导致克隆效率低下的重要原因之一便是供体细胞核物质表观遗传重编程不完全。DNA甲基化和组蛋白乙酰化是人们研究最多的两种表观遗传修饰,此外,基因印记、X染色体失活和端粒长度异常修饰状态也受到研究者的关注。因此如何调节和修复植入前克隆胚胎异常的表观遗传学状态对于提高克隆效率有着重要的意义。本综述植入前克隆胚胎存在的异常表观遗传现象,为建立更为高效的体细胞核移植体系提供一定的理论依据。     

哺乳动物核移植中线粒体命运

线粒体是哺乳动物细胞中一种重要的产能、供能细胞器,与生长、发育、衰老和凋亡等多种细胞事件以及多种疾病有关.哺乳动物核移植中,供体细胞和受体卵胞质两种来源的线粒体在重构胚胎发育进程中的变化一直是科学家们研究的热点.对哺乳动物同种胚胎细胞核移植、同种体细胞核移植、异种核移植研究中线粒体的变化进行了综述.     

不同激活方法对牛体细胞核移植胚胎体外发育的影响(简报)

哺乳动物体细胞核移植在家畜品种改良、濒危珍稀动物保护以及生物学、医学等基础科学研究和应用中越来越显示出其重要的作用。自Wilmut等首次用成年动物体细胞作供体,获得第一只成年体细胞克隆绵羊“Dolly”以来,世界各国科学家进行了大量深入的研究,已在小鼠、牛、猪、山羊等家畜上获得了成功。而且,体细胞核移植技     

供体细胞与哺乳动物体细胞核移植

哺乳动物体细胞核移植(克隆)技术在转基因动物生产、珍稀动物资源复原与保护、生物学基础研究等方面业已显示出重要的应用价值,而目前该技术还与诱导多能干细胞技术一同被认为是创制患者特异性多能干细胞,为再生医学临床"细胞治疗"提供素材的最佳手段。但是,体细胞克隆的效率仍不理想,关键机制还不清楚,严重制约了该技术的推广。因此,如何提高克隆效率已成为人们普遍关心的首要问题。在体细胞克隆技术所涉及的各环节中,供体细胞是影响克隆效率的最关键因素之一。该文从供体细胞的生物学因素和技术因素两方面进行了回顾,旨在为进一步探寻建立物种或供体细胞个性化准备方案,为提高动物克隆效率提供参考。     

体细胞克隆猪的研究进展

哺乳动物克隆不仅可以保护濒危动物 ,而且与干细胞工程技术相结合能应用于克隆性治疗 ,是目前生物技术领域研究的热点之一 ,具有重大的科学意义和应用价值。由于体细胞克隆猪在人类器官移植方面具有巨大的应用潜力 ,已成为当今体细胞克隆研究的热点。从 2 0 0 0年开始 ,在不同国家相继诞生了体细胞克隆猪及转基因猪 ,但是其成功效率很低 ( 1 %～ 2 % )。主要综述了影响体细胞克隆猪的几个因素 ,涉及胞质受体、供核细胞、显微操作、激活以及重组胚移植     

Scriptaid在猪体细胞核移植应用的研究进展

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)效率低下严重制约了克隆猪的产出,而在SCNT胚胎中表现出的表观遗传重编程(epigenetic reprogramming)不完全是导致该结果的重要原因。大量的研究表明组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor,HDACi),如Scriptaid(SCR),能够修复克隆胚胎的表观遗传重编程状态,包括提高供体核组蛋白的乙酰化水平、促进重要转录因子的转录活性以及增强染色质重塑等,从而促进SCNT胚胎的发育。本综述在参阅国内外研究成果的基础上对SCR在猪克隆中的应用进行分析和论述,以期为进一步在克隆猪的生产实践中加以应用奠定基础。