cellreports同濟(jì)大學(xué)高紹榮課題組首次揭示雌雄原核不對稱的重編程能力

1、2014年3月13日，同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高紹榮教授課題組在Cell旗下的CellReports雜志在線發(fā)表題為“AsymmetricReprogrammingCapacityofParentalPronucleiinMouseZygotes”的文章。文章利用體細(xì)胞核移植技術(shù)研究了小鼠受精卵中雌雄原核的重編程能力，首次發(fā)現(xiàn)受精卵中雌雄原核具有不對稱的重編程能力，重編程因子主要集中在雄原核內(nèi)。體細(xì)胞核移植(SomaticCellNuclearTransfer,SCNT)和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）技術(shù)是最常用的體細(xì)胞重編程方法，近期的研究認(rèn)為通過核移植方法獲得的ntES細(xì)胞更加類似于自

2、然分離的胚胎干細(xì)胞。高紹榮實(shí)驗(yàn)室2014年在CellStemCell發(fā)表的文章顯示ntES細(xì)胞相比iPS細(xì)胞具有更好的端?；謴?fù)能力和更好的線粒體功能。之前研究證明處于第二次減數(shù)分裂中期即MII期的卵母細(xì)胞胞質(zhì)中的重編程因子可以高效快速地重編程體細(xì)胞。以受精卵為受體的核移植實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明重編程因子在受精后集中到合子的雌雄原核中并在第一次有絲分裂中期重新釋放到胞質(zhì)中。因此，只有中期的去核受精卵能支持克隆胚胎的發(fā)育。雖然來源于母本的雌原核與來源于父本的雄原核在受精卵中經(jīng)歷了迥然不同的重編程過程以形成全能性的合子。但是，雌雄原核對受精卵重編程能力的影響仍然是一個未知的問題。在此項(xiàng)研究工作中，研究人員對

3、受精卵進(jìn)行了三次顯微操來解決這個發(fā)育生物學(xué)的基本問題。首先，他們在小鼠受精卵的間期去除一個雄原核或雌原核。然后，將單倍體的受精卵繼續(xù)培養(yǎng)并阻滯在有絲分裂的中期并去除染色體。最后，將處于中期的供體細(xì)胞染色體注入去核的受精卵。他們的研究表明，去除雌原核的單倍體小鼠受精卵可以獲得由ES細(xì)胞作為核供體的克隆小鼠，并且能支持體細(xì)胞核移植克隆胚胎發(fā)育至囊胚并建立具有多能性的核移植胚胎干細(xì)胞系；而去除雄原核的受精卵則無法支持體細(xì)胞克隆胚胎發(fā)育到囊胚。對這兩種克隆胚胎的表觀遺傳標(biāo)記檢測表明雌雄原核表現(xiàn)出對體細(xì)胞的不同表觀遺傳重編程能力，去除雄原核的受精卵不能正確重編程體細(xì)胞。此外，他們進(jìn)一步研究表明，受精卵中融合入一個額外的雄原核能明顯提高核移植的效率?？傊?，這項(xiàng)研究證明了雌雄原核具有不對稱的重編程能力并且重編程因子在受精過程中有選擇性地集中在雄原核中。這些發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步在雄原核中尋找關(guān)鍵的重編程因子提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。高紹榮博士和韓之明博士為本文的共同通訊作者；高紹榮實(shí)驗(yàn)室的博士生劉文強(qiáng)為本文第一作者，參與該工作的還有殷