中國農大新聞網訊 近日，中國農業大學生物學院韓建永教授課題組，在率先突破豬穩定胚胎干細胞建系基礎上（ Cell Research , 2022），進一步解析物種間胚胎發育分化調控機制的差異，聚焦牛胚胎發育多能性變化特征，成功建立了牛胚胎外胚層干細胞（bEpiSCs）。相關成果發表在 Cellular and Molecular Life Sciences  雜志上。

 

　　牛作為重要的家畜動物，可以為人類提供牛奶和肉類等產品，并且可作為生產有價值蛋白質的乳腺生物反應器。由于缺乏穩定的胚胎干細胞，加上牛繁育周期較長，相關育種研究進展緩慢，急需闡明牛胚胎發育和多能性維持的分子機制，建立多能性狀態明確、傳代穩定、可進行遺傳操作的牛胚胎干細胞系。

 

　　本研究選擇了牛胚胎發育的六個關鍵階段（E5, E6, E7, E10, E12, 和 E14），利用改進的單細胞轉錄組測序技術（STRT-seq），追蹤多能性的變化以及對不同信號通路的依賴性。研究發現，牛和豬在胚胎系發育過程中的基因表達模式具有相似性，這有助于使用3i/LAF（WNTi, GSK3βi, SRCi, LIF, Activin A, 和 FGF2）培養系統成功建立牛胚胎外胚層干細胞（bEpiSCs）。這些bEpiSCs展示了一致的多能性基因表達模式，維持了克隆形態、正常的核型和體外培養超過112代的增殖能力。此外，這些細胞還展示了高效的畸胎瘤形成能力以及分化為不同胚層的能力。研究還評估了bEpiSCs在肌源性分化、原始生殖細胞樣細胞（PGCLCs）誘導以及作為細胞核移植的供體細胞的潛力，顯示了它們在推進細胞培養肉生產、基因編輯和動物育種方面的應用前景。

 

　　這項研究為農業生物技術領域提供了一種新的種子細胞，具有多方面價值和意義：

 

　　1. 基因編輯和動物育種：bEpiSCs可以作為基因編輯的載體細胞，用于產生具有特定遺傳改良的奶?；蛉馀?，推動養牛業的發展。

 

　　2. 細胞培養肉生產：bEpiSCs的建立為細胞培養肉的生產提供了新的種子細胞來源，作為可持續發展和環保肉類，對傳統畜牧業具有良好補充作用。

 

　　3. 基礎研究：這項研究增進了我們對牛胚胎發育和多能性調控機制的理解，為未來的基礎研究提供了重要的數據和資源。

 

　　綜上所述，本研究不僅在技術上取得了突破，而且在推動農業生物技術和動物育種等領域的應用上具有重要的意義。

 

　　中國農業大學博士后郅明雷、生物學院已畢業博士生高登峰為本論文共同第一作者，博士研究生姚藝璇、趙子墨、王英杰等同學為本研究做出了重要貢獻。生物學院韓建永教授、北京奶牛中心麻柱研究員和石家莊天泉良種奶牛有限公司余文莉研究員為本論文共同通訊作者。

 

　　相關工作得到科技創新2030育種項目、中國博士后創新人才支持計劃資助項目、河北省科技計劃“揭榜掛帥”項目等資助。

 

　　原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00018-024-05457-z