經(jīng)過幾十年的努力，日前科學(xué)家終于從奶牛身上提取出胚胎干細(xì)胞，并將它成功地保存起來。

　　牛胚胎干細(xì)胞是一種多功能的細(xì)胞，它可以被培育成任何其他細(xì)胞類型或組織。在適當(dāng)?shù)臈l件下，它可以無限增殖，成為皮膚、肌肉、骨骼內(nèi)的各種細(xì)胞組織，讓牛肉和奶制品更容易調(diào)整和保存有用的遺傳特性?？蒲腥藛T只要善加利用牛胚胎干細(xì)胞便可以使奶牛生產(chǎn)更多的牛奶或讓肉牛的肉質(zhì)更加鮮嫩可口，在奶牛生產(chǎn)的過程中也能減少并發(fā)癥或者對疾病有更強(qiáng)的抵抗力。成功提取牛胚胎干細(xì)胞對培育基因優(yōu)良的奶牛具有重大的意義，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還為研究牛的基本發(fā)育和人類疾病模型開辟了道路。

　　1981年，科學(xué)家成功分離出小白鼠的胚胎干細(xì)胞，從而使科學(xué)家得以研究早期胚胎發(fā)育過程并測試遺傳缺陷的影響。通過研究科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胚胎干細(xì)胞不僅可以作為體外研究細(xì)胞分化和發(fā)育調(diào)控機(jī)制的模型，而且還可以作為一種載體，將通過同源重組產(chǎn)生的基因組的定點(diǎn)突變導(dǎo)入個體，更重要的是，胚胎干細(xì)胞將會給人類移植醫(yī)學(xué)帶來一場革命。而像牛這樣大型家畜的胚胎干細(xì)胞的基因檢測、基因組工程和研究對人類疾病具有重要意義。相比小鼠而言，大型動物的胚胎干細(xì)胞能為人類干細(xì)胞療法提供更好的檢測模型。此后不久，科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向了奶牛。不過直到1998年，研究人員才在奶牛身上找到適合人類營養(yǎng)基的胚胎干細(xì)胞。

　　美國密歇根州立大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Jo-seCibelli是上世紀(jì)90年代末試圖獲得牛胚胎干細(xì)胞的團(tuán)隊(duì)成員之一。經(jīng)過諸多實(shí)驗(yàn)嘗試，他發(fā)現(xiàn)奶牛身上的胚胎干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中被繁殖時，會發(fā)育成其他細(xì)胞類型，這意味著這些繁殖出的細(xì)胞可以培育成其他細(xì)胞類型的遺傳特性。

　　*令人興奮的是，科研人員如果成功利用這種干細(xì)胞生成配子（精子或卵細(xì)胞），然后將精子和卵子結(jié)合起來，用新的基因組合創(chuàng)造胚胎，然后從*的基因中分離出更多干細(xì)胞，利用這種循環(huán)，在沒有任何動物出生的情況下，科學(xué)家們就能實(shí)現(xiàn)后代改進(jìn)，無需花費(fèi)9個月的懷孕周期，這種“體外繁殖”就能減少制造轉(zhuǎn)基因牛所耗費(fèi)時間和實(shí)驗(yàn)動物飼養(yǎng)。

　　除了上述研究，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)將分離自牛胚胎的干細(xì)胞置于一種新培養(yǎng)基內(nèi)，培養(yǎng)基中混合了兩種關(guān)鍵成分：一種促進(jìn)細(xì)胞生長增殖的蛋白和一種阻止細(xì)胞分化為成熟細(xì)胞類型的抑制劑。“這就好比同時踩油門和剎車，”科羅拉多州立大學(xué)的生殖生理學(xué)家GeorgeSeidel說，“這些細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室條件下可以保持它們的多功能性狀態(tài)超過一年，我的很多同事和學(xué)生投入了數(shù)年時間來完成這項(xiàng)任務(wù)。當(dāng)把這些細(xì)胞注入免疫系統(tǒng)較弱的動物體內(nèi)，它們就能長成含有大量不同類型細(xì)胞的腫瘤，即畸胎瘤，這正是多功能胚胎干細(xì)胞的關(guān)鍵特征。”

　　隨著克隆技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們對胚胎干細(xì)胞的興趣有所減弱。科學(xué)家利用克隆技術(shù)就能復(fù)制出想要的動物遺傳性狀細(xì)胞，比如快速生長或者豐富牛奶產(chǎn)量的遺傳性狀細(xì)胞，科研人員只要像生產(chǎn)多利羊一樣，將一個成體細(xì)胞的DNA放入人工去核的卵細(xì)胞中就能克隆成功。但是，這些克隆的細(xì)胞——成體結(jié)締組織細(xì)胞（成纖維細(xì)胞）的壽命很短，只能分裂20或30次。

　　加州大學(xué)戴維斯分校農(nóng)業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院動物科學(xué)系PabloRoss副教授的科研團(tuán)隊(duì)找到了解決上述問題的辦法。他們采用新方法培育的持久型胚胎干細(xì)胞更利于優(yōu)勢細(xì)胞系的保存，能承受多輪CRISPR等基因編輯技術(shù)的修正改進(jìn)。即便未經(jīng)過基因改造，胚胎干細(xì)胞也能讓育種者更加輕松地選擇優(yōu)勢動物?？蒲腥藛T可以通過測試不同的胚胎干細(xì)胞，尋找更多牛奶產(chǎn)量相關(guān)的基因等遺傳特性。

　　PabloRoss表示，目前*關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)就是如何將這些胚胎干細(xì)胞發(fā)展成奶牛的精子和卵細(xì)胞。如果這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成功了，科研人員一旦在牛胚胎干細(xì)胞中辨別出想要的遺傳性狀，便可以將這些精子和卵子結(jié)合起來，以創(chuàng)建擁有新的遺傳組合的胚胎，然后從*的胚胎中分離出更多的干細(xì)胞。這就可以形成一種循環(huán)：提取胚胎干細(xì)胞——精子和卵細(xì)胞結(jié)合——形成胚胎——提取胚胎干細(xì)胞。通過這種辦法就不用耗費(fèi)大量時間和資源飼養(yǎng)奶牛，就能加速改善奶牛的遺傳性狀。這意味著現(xiàn)在要花費(fèi)幾十年才能培育出來的優(yōu)良品種，未來只需短短數(shù)年。“這就是我們?nèi)绱伺d奮的原因，過去你得花25年才能培育出一頭優(yōu)質(zhì)母牛或種牛，現(xiàn)在你只需2年半，它能使遺傳進(jìn)度加速幾個數(shù)量級。”PabloRoss說：“這項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的成果將徹底改變現(xiàn)有的遺傳方式。”

農(nóng)業(yè)網(wǎng)(Agronet.com.cn)微信掃一掃： 盡“掃”天下農(nóng)商情