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蝙蝠獨(dú)特的生物學(xué)特性，包括長壽、抗病毒特性、冬眠和回聲定位，已經(jīng)引起了科學(xué)界的極大關(guān)注。

2023年9月5日，我院杜旭光、吳森及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院余大為共同通訊在Cell Discovery(IF=34)在線發(fā)表題為“Derivation of transgene-free bat induced pluripotent stem cells amenable to chimera formation in mice, pigs, and chicks”的研究論文，該研究表明無轉(zhuǎn)基因蝙蝠誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞，適合小鼠、豬和小雞形成嵌合體。>>>商務(wù)洽談，點(diǎn)此處，在線咨詢

為了提高蝙蝠在生物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，研究人員已經(jīng)開始努力從蝙蝠成纖維細(xì)胞中產(chǎn)生誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs) 。然而，不含轉(zhuǎn)基因的iPSCs能否在體內(nèi)分化仍不確定，這表明其具有高度的干細(xì)胞質(zhì)量，極大地?cái)U(kuò)展了其應(yīng)用潛力。該研究中的蝙蝠iPSCs (biPSCs)在RNA和蛋白質(zhì)水平上都表達(dá)了多能性標(biāo)記。在體外，biPSCs可以形成胚狀體，然后分化為三個(gè)胚胎胚層。RNA測序分析顯示，biPSCs和BEFs之間存在明顯的基因表達(dá)聚類，多能性基因在biPSCs中高表達(dá)。這些結(jié)果表明，biPSCs是無轉(zhuǎn)基因和多能性的。

為了評(píng)估biPSCs的嵌合性和發(fā)育能力，作者用GFP/tdTomato標(biāo)記biPSCs進(jìn)行細(xì)胞跟蹤。由于雞胚易于操作，因此選擇雞胚作為異源細(xì)胞嵌合研究的平臺(tái)。在孵化52 h后將5 × 105個(gè)GFP標(biāo)記的biPSCs注射到受精雞胚胎的血管中。到第6.5天(D6.5)，嵌合雞胚胎的頭部和胸部可見明顯的綠色熒光，石蠟切片上的GFP染色證實(shí)了這一點(diǎn)。用GFP和生殖層標(biāo)記物對(duì)嵌合雞胚切片進(jìn)行共染色，證實(shí)分化的biPSCs已整合到所有三個(gè)生殖層中。此外，在嵌合雞模型中，biPSCs可以分化為功能性神經(jīng)細(xì)胞。

小鼠、豬和雞體內(nèi)無轉(zhuǎn)基因biPSCs的產(chǎn)生(圖源自Cell Discovery )

接下來，作者評(píng)估了植入后小鼠胚胎中biPSCs的嵌合潛力。將553個(gè)由GFP標(biāo)記的biPSCs衍生的嵌合囊胚植入33只代孕小鼠。成功妊娠，在胚胎第8.5天(E8.5)收集嵌合胚胎。使用蝙蝠特異性引物的基因組PCR證實(shí)了嵌合，mtDNA分析顯示10個(gè)胎兒中有8個(gè)嵌合比例很高，其中3個(gè)超過1/ 1000。E10.5的IF實(shí)驗(yàn)顯示嵌合樣品中有顯著的GFP表達(dá)， GFP和譜系標(biāo)記的共表達(dá)表明嵌合小鼠胚胎中biPSCs分化為所有三個(gè)胚層。研究結(jié)果表明，biPSCs在早期小鼠胚胎中具有顯著的嵌合潛力，盡管這種潛力可能隨著小鼠發(fā)育的進(jìn)展而減弱。

然后，作者探索了biPSCs在豬胚胎中的嵌合潛力。將GFP標(biāo)記的biPSCs注射到E5豬孤雌胚胎中。在注射的胚胎中，92.79%顯示出GFP熒光，平均每個(gè)囊胚有14.14±1.14個(gè)biPSCs。IF染色顯示了biPSCs對(duì)ICM的貢獻(xiàn)，平均每個(gè)ICM有3.78±0.31個(gè)biPSCs。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了biPSCs在早期豬胚胎ICM中的生存能力和整合能力。

總的來說，該研究產(chǎn)生了無轉(zhuǎn)基因的biPSCs。這些biPSCs在三種模型動(dòng)物中表現(xiàn)出嵌合潛能。無轉(zhuǎn)基因的iPSCs質(zhì)量更高，因?yàn)樗鼈儧]有細(xì)胞譜系分化偏差，避免了嵌合后代腫瘤形成和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。在適當(dāng)?shù)臈l件下，它們還能分化成多種類型的細(xì)胞或類器官。biPSCs有可能在體外分化成相關(guān)的類器官，從而能夠?qū)︱鸬膲勖⒖共《痉烙突芈暥ㄎ贿M(jìn)行機(jī)制研究。

來源：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院

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