建立制備異種雜合二倍體胚胎干細(xì)胞的新方法
自然界中偶爾會出現(xiàn)不同物種之間的雜交，動物界包括斑馬（斑馬和馬）、皮弗洛牛（北美野牛和肉牛）以及眾所周知的騾子（驢和馬），而植物界的雜交水稻就是人們最耳熟能詳?shù)睦�。這種曖昧關(guān)系的重要作用并不在于制造后代，而在于利用雜交的優(yōu)勢產(chǎn)生第三種和親代完全不同的品種。不過在自然狀態(tài)下，野生動物發(fā)生雜交行為有很多不利因素，即便不同物種之間的某些成員交配成功，但由于物種間的遺傳差異過大或攜帶了不同數(shù)目的染色體，其后代通常無法存活或不能生育。
能不能把自然界中的種間雜交現(xiàn)象放在實(shí)驗(yàn)室里完成？甚至去完成自然界中不可能發(fā)生的遠(yuǎn)親物種之間的雜交？
科學(xué)家們創(chuàng)造出各類遠(yuǎn)親物種間的雜合細(xì)胞，如小鼠?大鼠、人?嚙齒類、人?牛等雜交細(xì)胞。但由于這些細(xì)胞都是由體細(xì)胞融合產(chǎn)生，因而都是四倍體并且基因組不穩(wěn)定，往往出現(xiàn)大量的染色體丟失，而且?guī)缀鯖]有分化能力。此類培養(yǎng)皿中的“進(jìn)化”似乎走入了死胡同。
沒錯，只是似乎，科學(xué)家們總會絞盡腦汁來進(jìn)行突破。中國科學(xué)院動物研究所周琪院士就開辟了一條新的道路，創(chuàng)造出一種新型干細(xì)胞??異種雜合二倍體胚胎干細(xì)胞。這項(xiàng)成果是首例人工創(chuàng)建的、以穩(wěn)定二倍體形式存在的異種雜合胚胎干細(xì)胞，它們包含大鼠和小鼠基因組各一套，并且異源基因組能以二倍體形式穩(wěn)定存在。
要產(chǎn)生這樣的干細(xì)胞，首先需要建立不同物種的哺乳動物的單倍體胚胎干細(xì)胞。他們選取了大鼠和小鼠作為實(shí)驗(yàn)對象。周琪研究團(tuán)隊(duì)先后在大鼠和小鼠孤雄（雌）單倍體干細(xì)胞領(lǐng)域的研究中獲得了突破。孤雄單倍體干細(xì)胞是將精子注射到去除了細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，經(jīng)過體外的發(fā)育和培養(yǎng)而成，而孤雌單倍體干細(xì)胞，則是將卵細(xì)胞注射到去除了細(xì)胞核的精細(xì)胞中獲得。這種用類似克隆的方式獲得的單倍體干細(xì)胞只具有正常細(xì)胞一半的染色體（我們稱之為單倍體）并能夠穩(wěn)定傳代。與此同時，單倍體胚胎干細(xì)胞不僅能夠像普通干細(xì)胞一樣無限擴(kuò)增、繁殖，還能夠替代精子或卵子作為生殖細(xì)胞繁育后代。
在上述研究基礎(chǔ)上，研究人員通過細(xì)胞融合技術(shù)將小鼠孤雄（雌）和大鼠孤雌（雄）單倍體干細(xì)胞融合，獲得了異種雜合二倍體胚胎干細(xì)胞。原本小鼠生殖細(xì)胞有20條染色體，而大鼠是21條染色體，精卵融合后無法發(fā)育。而異種雜合二倍體胚胎干細(xì)胞具有胚胎干細(xì)胞的三胚層分化能力，甚至能夠分化形成早期的生殖細(xì)胞，并且在培養(yǎng)和分化過程中保持異種二倍體基因組的穩(wěn)定性。
“它能分化成各種各樣的雜合細(xì)胞群體，形成組織，下一步我們希望能獲得雜合細(xì)胞發(fā)育的器官�！眳⑴c該研究的李偉研究員表示。
雖然暫時還未形成器官，但這聽起來已經(jīng)非�？犰帕�。
這樣一種“不可思議”的細(xì)胞除了打破人們對常規(guī)異種雜合的認(rèn)識外，還成為了科學(xué)研究的“利器”。通過基因表達(dá)分析后，異種雜合二倍體胚胎干細(xì)胞展現(xiàn)出獨(dú)特的基因表達(dá)模式以及獨(dú)特的生物學(xué)性狀，科學(xué)家們將雜合細(xì)胞比喻成翡翠玉佩，它同時具有大鼠和小鼠的基因組和生物學(xué)特性，對二者結(jié)合進(jìn)行分析能夠有效地挖掘出物種間性狀差異的分子調(diào)控機(jī)制。
“異種雜合細(xì)胞融合了兩個物種的遺傳物質(zhì)和性狀，可以讓我們?nèi)ヌ剿魑锓N之間差異形狀的分子基礎(chǔ)�！崩顐フJ(rèn)為這是很獨(dú)特的工具??為進(jìn)化生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)等研究提供新的模型和工具。
雜合細(xì)胞還出現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象。它的X染色體失活也不采用哺乳動物常見的“隨機(jī)失活”模式，而是采用小鼠X染色體特異失活模式。
項(xiàng)目參與人李鑫博士說：“這是一個非常獨(dú)特的、從未報(bào)道過的現(xiàn)象。利用雜合細(xì)胞的這一特性，我們系統(tǒng)鑒定了小鼠X染色體失活逃逸基因，揭示了X染色體失活和失活逃逸的新方式和新機(jī)制�！�
未來，這些具有胚胎干細(xì)胞特性的異種二倍體雜合干細(xì)胞把不同物種的特性放在實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿中，將幫助科學(xué)家們完成更多的生物學(xué)新發(fā)現(xiàn)。
天然存在的生殖隔離，到目前為止還是物種進(jìn)化中牢不可破的規(guī)律，尤其是越高等的動物間壁壘越多。是否能夠突破這一隔離，甚至在更高等動物如靈長類上取得突破，我們拭目以待。
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