理论灭绝,就剩两头母犀牛了人造卵细胞,

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为了防止北白犀牛的灭绝,国际生物科学联盟正在尝试用干细胞制造人工卵细胞。最近,一个研究团队在科学报告中透露,他们离实现这一目标又近了一步。

“法图”和“纳金”是世界上最后两头北方白犀牛,它们都是雌性。最后一头雄性北方白犀牛在年3月告别了这个世界,从此,这个物种早已宣告理论灭绝,因为这个亚种不再能够自然繁殖,真正的灭绝近在咫尺。

然而,BioRescue联盟正在分秒必争地工作,以确保北方白犀牛不会永远从我们的星球上消失。研究人员正在采取双管齐下的方法:首先,他们正在开发先进的辅助生殖技术;其次,他们希望利用从北白犀牛身上提取的皮肤细胞,在实验室中创造出诱导多能干细胞(iPS),这些细胞最终可以发育成未成熟的卵细胞或卵母细胞。

来自赫尔姆霍兹协会(MDC)马克斯·德布吕克分子医学中心的团队,以及慕尼黑、荷兰和日本的合作伙伴,现在已经朝着这个目标迈出了重要的一步。在《科学报告》杂志上,他们揭示了他们已经成功获得并对多能干细胞进行了深入研究。

细胞工程的艺术

皮氏培养皿中的iPS细胞有可能发育成身体的任何细胞,包括BioRescue科学家想要培养的原始生殖细胞。年,一个研究团队成功地从小鼠皮肤中生成卵细胞,人工使这些细胞受精,并将其植入雌性小鼠体内。通过这种方法受孕的小鼠出生后健康且有生育能力。

干细胞研究员米莎·德鲁克教授(MichaDrukker)的团队使用了一种称为外体重编程的过程,成功地生产了北白犀牛iPS细胞。这涉及研究人员将被称为“质粒”的外源DNA分子导入他们获得的皮肤细胞。

这些质粒含有将皮肤细胞重新编程为iPS细胞的基因。以这种方式产生的犀牛干细胞与人类干细胞非常相似。德鲁克说:“在显微镜下观察,它们与人类的iPS细胞几乎没有区别。它们对外部影响的反应也非常相似。”

种系细胞培养的良好开端

iPS细胞有不同的状态:它们可以是原始的多能性“基态”或启动状态。后一种状态的细胞被认为已经达到了胚胎发育的更高级阶段。用小鼠产生的干细胞进行的实验表明,当从预激状态转化为原始状态时,它们尤其擅长产生生殖细胞。

然而,当科学家们第一次试图将犀牛细胞转化为一种原始状态时,这些细胞死亡了。因此,研究人员将一种防止细胞死亡的基因导入犀牛细胞,并由此成功获得了原始的iPS细胞。通过分析转录组数据等手段对细胞进行了详细的表征,成功地转化为原始的多能性状态是产生生殖细胞的一个有希望的起点。

德鲁克的团队已经产生了更多的iPS细胞。他们用RNA病毒代替质粒引入重编程因子。这些新的iPS细胞不包含任何不属于那里的东西。现在科学家们正试图从它们身上产生原始生殖细胞。

这还不是全部:原始生殖细胞只有在被卵巢组织包围时才会成熟为卵细胞。从活着或死去的犀牛身上获取这种组织几乎是不可能的。“所以我们不仅要创造原始生殖细胞,还要创造卵巢组织,”研究人员解释道。

与此同时,在辅助生殖方面也取得了进展。今年1月,IZW的科学家从“法图”身上收集了名为卵母细胞的未成熟卵细胞。它们在意大利的Avantea实验室成熟,并用一头死去的公犀牛解冻的精子进行受精。目前,共有14个北白犀牛胚胎被储存在零下摄氏度的液氮中。在不久的将来,这些胚胎将被植入南方白犀牛的替代品中,目的是创造一只健康的北方白犀牛幼崽。

在为时未晚前拯救多个物种

“为北方白犀牛创造功能性卵子将是我们研究的最高成就,”德鲁克说。这种方法可以作为其他濒危物种的模式。如果干细胞繁殖成功,这项技术可以用来复活更多受到威胁或已经灭绝的物种。

目前来自多种濒危物种的0多种活细胞培养物被保存在圣地亚哥阿诺德和梅布尔·贝克曼保护研究中心和柏林IZW生物银行(biobank)的冷冻动物园中。这些宝贵的资源可以用来把物种从灭绝的边缘带回来,在为时已晚之前做更多的工作来保护这些物种。



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