這項(xiàng)研究為反芻動(dòng)物育種帶來(lái)根本性變革。由于單倍體干細(xì)胞只有一套染色體,基因編輯更容易、更精準(zhǔn),結(jié)合“類(lèi)精子”修飾技術(shù),能將傳統(tǒng)方法需要20年的育種周期縮短至12個(gè)月左右,成本顯著降低。同期刊發(fā)的評(píng)論文章認(rèn)為,該技術(shù)是單倍體干細(xì)胞從探索到應(yīng)用的里程碑。
牛羊等反芻動(dòng)物的育種技術(shù)是保障全球肉奶供應(yīng)、提升畜牧業(yè)效益的關(guān)鍵。然而,傳統(tǒng)生物育種技術(shù)過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng),且克隆胚胎成活率極低,嚴(yán)重制約了新品種培育效率。
該研究給出突破性解決方案。團(tuán)隊(duì)成功攻克干細(xì)胞培養(yǎng)與發(fā)育難題,創(chuàng)新性構(gòu)建了“孤雄單倍體干細(xì)胞+‘類(lèi)精子’表觀修飾+非整合引導(dǎo)編輯”三位一體技術(shù)體系。楊磊介紹,依托省部共建草原家畜生殖調(diào)控與繁育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的深厚積淀,團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)5年持續(xù)探索,一舉攻克了三大難關(guān):首次研發(fā)全新的FACE培養(yǎng)液,建立了可穩(wěn)定傳代的牛羊孤雄單倍體干細(xì)胞系;驗(yàn)證了這些干細(xì)胞具備良好的發(fā)育潛能;通過(guò)瞬時(shí)表達(dá)魚(yú)精蛋白策略,將干細(xì)胞核“壓縮”成類(lèi)似精子結(jié)構(gòu),使重構(gòu)胚發(fā)育率提升至體外受精胚胎水平,并成功獲得健康活體牛。
為驗(yàn)證該技術(shù)體系的實(shí)際育種能力,團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了牛羊育種中的“黃金靶點(diǎn)”——MSTN基因。利用新建的單倍體干細(xì)胞和非整合編輯工具,研究人員一次性實(shí)現(xiàn)了MSTN基因的100%敲除,最終成功培育出1只基因編輯早產(chǎn)羔羊和2頭健康的基因編輯牛,出生率達(dá)到13.3%,證明了其應(yīng)用可行性。
未來(lái),該技術(shù)體系還可用于靶向編輯抗病、產(chǎn)奶等基因,有望培育出“高產(chǎn)量、高品質(zhì)、高抗病”的綜合性優(yōu)良品種,為保障國(guó)家肉奶供給奠定技術(shù)和材料基礎(chǔ)。(記者 白蓮)
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