2024年9月20日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉晶研究組與成都大熊貓繁育研究基地合作,在Science advances期刊在線發(fā)表了題為“Generation and Characterization of Giant Panda Induced Pluripotent Stem Cells”的最新研究成果。該研究利用重編程技術(shù)成功建立了大熊貓成纖維細胞來源的誘導(dǎo)多能干細胞系(iPSCs),并從多維度揭示了大熊貓iPSC獨特的細胞特征,進一步討論了大熊貓iPSCs在物種保護和疾病治療中潛在應(yīng)用價值。
大熊貓作為中國特有珍稀的國寶級動物,一直以來都受到全球的高度關(guān)注。因為數(shù)量稀少,繁殖困難等原因,其種群保護和擴大一直是國家關(guān)注的重點。為了更好地保護大熊貓,科學(xué)家們在努力探索新的方法和技術(shù)。
在此項研究中,研究團隊經(jīng)過多年的努力和積累,成功將大熊貓皮膚成纖維細胞重編程為誘導(dǎo)多能干細胞。這些大熊貓iPSCs不僅能在體外培養(yǎng)條件下穩(wěn)定增殖傳代,還能在體內(nèi)和體外分化條件下,產(chǎn)生三個胚層各種不同類型的細胞,展現(xiàn)出很好發(fā)育潛能。研究團隊進一步對大熊貓iPSCs的轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳組進行了測序和解析,結(jié)果顯示大熊貓iPSCs具有經(jīng)典始發(fā)態(tài)干細胞的基本特征,同時具有與其他物種不同的特異基因表達模式。研究團隊對大熊貓iPSCs體外維持條件進行了研究,開發(fā)了大熊貓iPSCs維持特異性培養(yǎng)條件,并部分揭示了大熊貓始發(fā)態(tài)干細胞多能性維持的信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
此次大熊貓多能干細胞研究的突破性進展,不僅豐富了人類對大熊貓干細胞生物學(xué)特性的認識,也為未來大熊貓疾病治療、大熊貓的繁育及擴群提供了新的技術(shù)途徑。首先,通過將誘導(dǎo)多能干細胞分化為特定的功能性細胞類型,可以用于治療大熊貓的一些遺傳疾病和損傷。其次,可以利用大熊貓iPSC細胞進一步在體外獲取全能干細胞、原始態(tài)多能干細胞、原始生殖細胞和生殖細胞甚至類囊胚等,為大熊貓的繁育提供重要的“種子細胞”來源。此外,大熊貓誘導(dǎo)多能干細胞技術(shù)還有助于大熊貓遺傳資源的存儲和保藏,為未來大熊貓保護和擴群工作提供技術(shù)支撐。
論文通訊作者是中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員劉晶、助理研究員王魯勤和成都大熊貓繁育研究基地研究員侯蓉。成都大熊貓繁育研究基地劉玉良研究員、中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士研究生張世豪為該文的共同第一作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家林業(yè)和草原局等項目的資助。
大熊貓誘導(dǎo)多能干細胞研究模式圖
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