繼李勁松研究團(tuán)建立能穩(wěn)定支持半克隆小鼠出生的"類精子細(xì)胞"單倍體細(xì)胞系之后，該團(tuán)隊(duì)在單倍體細(xì)胞技術(shù)上又取得新突破，最新研究成果于11月17日（當(dāng)?shù)貢r(shí)間）在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞研究》上，該研究從卵子中產(chǎn)生了能代替精子使用的單倍體胚胎干細(xì)胞，并證明這些細(xì)胞能高效產(chǎn)生半克隆小鼠，從而簡(jiǎn)化了單倍體胚胎干細(xì)胞技術(shù)，促進(jìn)單倍體胚胎干細(xì)胞技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

2012年，李勁松研究組與徐國良研究組合作從小鼠的精子中建立了孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞系，并證明這些細(xì)胞能夠代替精子使卵母細(xì)胞"受精"產(chǎn)生半克隆小鼠。然而，單倍體細(xì)胞隨著體外培養(yǎng)傳代，特別是經(jīng)過遺傳編輯后，逐漸丟失了產(chǎn)生半克隆小鼠的能力。2015年7月，李勁松研究組又通過在孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞中去除H19-DMR和IG-DMR后，建立了能穩(wěn)定支持半克隆小鼠出生的"類精子細(xì)胞"單倍體細(xì)胞系。不過，建立精子來源的孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞系需要借助復(fù)雜的核移植技術(shù)，這極大限制了單倍體細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用。為此，研究人員嘗試是否能從卵子建立能代替精子使用的單倍體細(xì)胞系。

研究人員首先通過孤雌激活卵子的方法獲得了單倍體的孤雌發(fā)育的囊胚，并從中建立了6株孤雌單倍體胚胎干細(xì)胞，隨后他們將其注入卵子中產(chǎn)生胚胎并移植到假孕小鼠的子宮內(nèi)，然而所有的移植胚胎均不能發(fā)育成個(gè)體。為了解釋孤雌單倍體胚胎干細(xì)胞為什么不能支持半克隆小鼠的發(fā)育，研究人員比較了孤雌單倍體胚胎干細(xì)胞與孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞的全基因組以及所有印記基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)這兩類細(xì)胞具有非常相似的表達(dá)模式。研究人員通過進(jìn)一步分析調(diào)控印記基因表達(dá)區(qū)域的甲基化狀況發(fā)現(xiàn)，卵子來源的孤雌單倍體胚胎干細(xì)胞的雌性印記基因在細(xì)胞建立和傳代過程中會(huì)快速的丟失，從而逐漸建立一種類似于精子來源孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞的基因表達(dá)模式。

基于研究組此前一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞中去除H19-DMR和IG-DMR后會(huì)產(chǎn)生"類精子細(xì)胞"的單倍體細(xì)胞系，因此，研究人員進(jìn)一步嘗試是否在孤雌單倍體干細(xì)胞中去除H19-DMR和IG-DMR也會(huì)產(chǎn)生相似的情況。令人驚奇的是，敲除H19-DMR和IG-DMR的孤雌單倍體干細(xì)胞能高效支持半克隆小鼠的產(chǎn)生，達(dá)到15.5%的出生效率。而且，半克隆小鼠均能健康發(fā)育到成年并具有生育能力。

這一研究從卵子中產(chǎn)生了能代替精子使用的單倍體細(xì)胞，并證明這些細(xì)胞能高效產(chǎn)生半克隆小鼠，從而大大簡(jiǎn)化了單倍體干細(xì)胞技術(shù)，將促進(jìn)單倍體干細(xì)胞的應(yīng)用。同時(shí)，研究成果提供直接證據(jù)證明印記基因的正常表達(dá)是胚胎發(fā)育的關(guān)鍵因素。接下來，研究人員仍需要進(jìn)一步的研究來解釋H19和Gtl2這兩個(gè)印記基因調(diào)控半克隆胚胎發(fā)育的具體機(jī)制。

鐘翠青、謝振飛和尹奇為本文的共同第一作者，李勁松研究員為通訊作者。參與該研究的合作單位和人員包括馬普計(jì)算所的楊力研究員等，工作得到了國家科技部、國家基金委、中國科學(xué)院（干細(xì)胞先導(dǎo)專項(xiàng)）以及上海市科委經(jīng)費(fèi)的支持。