它們看起來像普通的幼年恆河獼猴,但 Hex、Roku 和 Chimero 是世界上首批嵌合猴,每隻猴子的細胞都來自多達六隻恆河猴的基因組。
到目前為止,對所謂的嵌合動物(即那些擁有不同基因組細胞的動物)的研究一直僅限於小鼠;最近的一項程式利用來自兩位父親的細胞培育出了小鼠。
研究人員轉向猴子,以更深入地瞭解胚胎幹細胞的能力。大多數幹細胞療法實驗都以小鼠為基礎,研究人員想了解靈長類動物胚胎幹細胞的反應是否與小鼠相同。
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為了創造嵌合猴,研究人員基本上將來自單個恆河猴胚胎的細胞粘合在一起,然後將這些混合胚胎植入母猴體內。
關鍵在於混合來自非常早期胚胎(或囊胚)的細胞,這些囊胚僅由兩到四個細胞組成——每個細胞仍然是全能的,能夠轉化為整個動物以及胎盤和其他維持生命的組織。(這與多能幹細胞形成對比,多能幹細胞可以分化成體內的任何組織型別,但不能分化成某些胚胎組織或整個生物體。)
俄勒岡健康與科學大學俄勒岡國家靈長類動物研究中心的 Shoukhrat Mitalipov 說:“細胞永遠不會融合,但它們會呆在一起並協同工作,形成組織和器官。“科學的可能性是巨大的。” [嵌合猴影像]
一試再試
研究人員首先嚐試使用嵌合小鼠的流程來創造嵌合猴。在該程式中,胚胎幹細胞在培養長達數十年後被注射到宿主胚胎中。這些幹細胞將與宿主胚胎的細胞混合,產生組織和器官,最終產生後代。當這些後代交配時,產生的後代的細胞僅來源於植入的幹細胞。如果您從嵌合小鼠的身體中取出兩個細胞,您可能會得到兩個不同的基因組——完整的染色體組和遺傳資訊。
但是,用於創造嵌合小鼠的方法在恆河猴身上失敗了,導致後代的細胞僅來自宿主胚胎。
Mitalipov 在一次電話採訪中告訴 LiveScience:“不幸的是,這沒有奏效。“我們以這種方式產生了後代,但它們沒有表現出任何干細胞的貢獻。” 他說,幹細胞似乎在某個地方丟失了。
研究人員猜測,培養過程以某種方式改變了這些胚胎幹細胞。因此,他們從胚胎的內細胞團中回收了幹細胞(而不是從冷凍庫中培養後),並且在沒有培養的情況下,將幹細胞注射到宿主胚胎中。
結果不是一隻嵌合猴幼崽,而是兩個獨立的胎兒——雙胞胎。
最終,研究人員找到了一種成功的方法,即使用早期囊胚,這些囊胚已分裂成不超過四個獨立的細胞。他們從這些團塊中取出單個細胞,然後將它們重新聚集在一起,在三到六個個體之間混合和匹配,以創造 29 個新的囊胚。研究人員挑選了其中 14 個看起來最強壯的囊胚,並將它們植入五隻代孕母猴體內。
所有五隻都懷孕了。研究人員終止了其中三隻猴子的妊娠,以測試胎兒的嵌合現象,他們發現了嵌合現象。不久之後,剩下的兩隻猴子產下了雙胞胎(分別以日語和希臘語中表示“六”的詞 Roku 和 Hex 命名)和一隻單胎 Chimero。所有猴子看起來都是雄性,儘管對它們細胞的測試表明,它們也包含單個雌性基因組。
嵌合體長大
這些猴子是透過剖腹產分娩的。它們的母親拒絕了它們,可能是因為使用了非自然的分娩方法,所以現在它們由寄養媽媽撫養。
研究人員尚不確定 Roku、Hex 和 Chimero 是否能夠繁殖。恆河獼猴需要四到五年才能達到性成熟。
Mitalipov 強調,目前沒有創造人類嵌合體的計劃,也沒有必要這樣做。他說,這項研究本身應該有助於科學家開展與人類更相關的生物醫學研究。
例如,嵌合小鼠被用於生產基因工程“敲除”小鼠,這些小鼠攜帶重要基因的缺失。透過這種方式,研究人員可以親身瞭解基因的作用或不作用。
Mitalipov 說,這些結果可能在幹細胞療法中很有用。研究人員認為,在培養皿中培養的幹細胞可以移植到成年患者體內,以治療癱瘓或帕金森病等疾病。
Mitalipov 說:“但這基於小鼠模型。“我們不知道靈長類動物是否具有這種能力。”
今天(1 月 5 日)在《細胞》雜誌上報道的嵌合猴研究表明,靈長類動物培養的幹細胞可能具有一定的分化潛力,但它們與體內幹細胞或體內產生的幹細胞無法比擬,Mitalipov 說。
Mitalipov 說:“我們無法在小鼠身上模擬一切。“如果我們想將幹細胞療法從實驗室轉移到診所,並從小鼠轉移到人類,我們需要了解這些靈長類動物細胞能做什麼和不能做什麼。我們需要在人類身上研究它們,包括人類胚胎。”
休斯頓 MD 安德森癌症中心的遺傳學家 Richard Behringer 說,即使研究人員在沒有培養的情況下取得了成功,也不應將培養的細胞排除在外。 Behringer 告訴 LiveScience,細胞在猴子身上不起作用的原因可能是實驗室過程中的某些問題,而不是細胞本身的問題。
Behringer 說:“我們對我們細胞的早期胚胎學知之甚少。“我們瞭解受精到囊胚階段,因為您可以在體外完成這一過程,但此後,關於人類胚胎學的知識卻很少——這時女性甚至可能不知道她懷孕了。擁有猴子模型有助於瞭解早期胚胎髮育,在早期胚胎髮育中,猴子可以代替人類。”
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