7月1日，昆明理工大學(xué)靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院/省部共建非人靈長類生物醫(yī)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和西南聯(lián)合研究生院牛昱宇/代紹興/季維智團(tuán)隊(duì)合作在《Nature Communications》雜志上發(fā)表了題為“Production of live monkeys and their genetically matched embryonic stem cells from single embryos”的研究論文。該研究首次利用胚胎分割技術(shù)在維持猴胚胎發(fā)育潛能的同時(shí)，成功獲得3只健康猴及其遺傳背景匹配的自體胚胎干細(xì)胞（autologous embryonic stem cells, aESCs）。且從同一只猴建立了遺傳背景一致的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）和體細(xì)胞核移植胚胎干細(xì)胞（nuclear transfer embryonic stem cells, ntESCs），首次獲得遺傳背景完全一致的靈長類ESCs、iPSCs和ntESCs。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析揭示，相比iPSCs和ntESCs，aESCs可能具有更低的細(xì)胞異質(zhì)性、轉(zhuǎn)錄噪音和更高的基因組穩(wěn)定性。
通過體細(xì)胞重編程（如誘導(dǎo)重編程、化學(xué)重編程和核移植重編程）可獲得與個(gè)體遺傳背景匹配的多能干細(xì)胞（iPSCs, ntESCs），用于再生醫(yī)學(xué)可降低排斥風(fēng)險(xiǎn)，但重編程過程不可避免的增加了潛在的突變壓力和表觀異常風(fēng)險(xiǎn)。胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells, ESCs）直接來自于囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，并不經(jīng)歷重編程過程，在表觀遺傳特征上更加接近自然發(fā)育狀態(tài)，但獲取涉及整個(gè)胚胎，存在倫理問題。如何在保留胚胎發(fā)育潛能的同時(shí)獲得遺傳背景匹配的ESCs？這面臨技術(shù)倫理挑戰(zhàn)。
胚胎分割技術(shù)模擬自然同卵多胞胎形成過程，將單個(gè)胚胎分割為多個(gè)遺傳匹配的胚胎。該技術(shù)在非人靈長類效率低1,2，人類應(yīng)用數(shù)據(jù)有限3。研究團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了分割策略：在4細(xì)胞期（2:2）和8細(xì)胞期（3:5）構(gòu)建分割胚胎。分割胚胎囊胚率、發(fā)育時(shí)序和譜系標(biāo)志物表達(dá)與對照相當(dāng)，可同效率產(chǎn)生活體后代或建立ESCs。4細(xì)胞期2:2方案中，22對分割胚胎產(chǎn)出1只健康猴及其aESCs。分析發(fā)現(xiàn)源自同一胚胎的兩個(gè)分割胚胎上胚層細(xì)胞數(shù)差異顯著，可能影響aESC效率。團(tuán)隊(duì)進(jìn)而采用8細(xì)胞期3:5策略：細(xì)胞多的胚胎用于移植，細(xì)胞少的用于建立aESCs。此方案從23對分割胚胎中獲得2只健康猴及其aESCs（另有1例建立aESCs后孕中期流產(chǎn)）。
隨后團(tuán)隊(duì)從其中一只猴獲得遺傳背景匹配的iPSCs和ntESCs。這使團(tuán)隊(duì)能最大程度排除遺傳背景干擾4-6，多維度比較三種干細(xì)胞。不同培養(yǎng)條件下單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析顯示：有飼養(yǎng)層時(shí)，iPSCs轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性較高，暗示較強(qiáng)分化趨向，而aESCs和ntESCs更相似；無飼養(yǎng)層時(shí)，三者異質(zhì)性均降低。相比iPSCs和ntESCs，aESCs轉(zhuǎn)錄組噪音更低，基因組穩(wěn)定性相關(guān)基因表達(dá)更顯著。這表明aESCs在細(xì)胞異質(zhì)性、轉(zhuǎn)錄組和基因組穩(wěn)定性上可能優(yōu)于iPSCs。考慮到胚胎分割與核移植在倫理和技術(shù)上的差異，aESCs在展現(xiàn)ESCs特征的同時(shí)，相比ntESCs具有技術(shù)優(yōu)勢。當(dāng)然，系統(tǒng)評估三者差異，尤其是體內(nèi)功能表現(xiàn)，仍需更多研究。此外，團(tuán)隊(duì)還在人類輔助生殖胚胎上成功建立了分割來源的ESCs，展示了建立人類自體胚胎干細(xì)胞的潛力。aESCs能否用于治療，很大程度上取決于建系效率，特別是從少量細(xì)胞建系的可行性7, 8。
綜上，本研究不僅開創(chuàng)了從分割胚胎生成自體多能干細(xì)胞（aESCs）的新方法，還揭示了aESCs相較于iPSCs和ntESCs的可能潛在優(yōu)勢。并為aESCs 在人類再生醫(yī)學(xué)中的進(jìn)一步應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和研究模型。
昆明理工大學(xué)靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院牛昱宇教授、代紹興教授和季維智院士為該研究的共同通訊作者。司晨洋副教授、博士研究生朱然、吳俊模博士、陳枕枕博士為該研究的共同第一作者。該研究得到中國人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心公彥棟副研究員；昆明理工大學(xué)靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院艾宗勇研究員、尹宇副教授；昆明理工大學(xué)靈長類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院遺傳工程平臺、先進(jìn)影像平臺、生物信息大數(shù)據(jù)平臺和實(shí)驗(yàn)動物中心的大力幫助。研究受到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60694-5
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