成体干细胞克隆遭遇效率挑战

        最近进行的研究表明，处于终期分化的细胞比成体干细胞进行克隆时的效率更高。

        虽然很多人认为，对一个完整生命个体的克隆无异于打开了潘多拉盒子，但目前在克隆方面的绝大部分尝试，仍有着很低的成功率，因为人们在很大程度上并不知晓制约克隆效率的有关机制。进行克隆时经常会使用一种称为体细胞核移植的技术(SCNT)，具体过程就是将一个体细胞中的DNA提取出来，然后将其注射到一个去除了DNA的卵细胞中。通常而言，从未分化的胚胎干细胞中提取DNA进行克隆往往容易成功，而从成年生物体中提取DNA进行克隆通常成功率会大打折扣。

        即使这样，对于一些成体细胞类型进行克隆是否比使用其它种类的细胞更为有效这样的问题，很多重要的疑问仍然未得到解决。在成年生物体中有一小部分细胞，称为干细胞，它们比其它类型的成体细胞的分化程度更低。人们认为，这类成体干细胞也许比它们发育成的那些分化程度更高的细胞类型作为克隆的DNA供体更为有效。为了直接验证上述观点，美国匹兹堡大学医学院的程涛(音译)和美国康涅狄格大学的杨向中共同领导的一个研究小组，采用小鼠细胞进行了一次分列对比实验，具体过程就是把成体干细胞与分化的成体细胞进行克隆时的成功率进行比较。

        在他们的研究中，程涛及其同事使用了造血细胞系，它能制造血细胞，目前已被人们研究得很充分。造血干细胞(HSCs)是造血细胞系中研究得最为充分、最为基本的细胞类型；粒细胞则从HSCs发育而来，具有容易识别的形态特征，是一类终期分化的白细胞。目前有一种广泛应用的研究方法，依靠的是独特的表面蛋白，它可以将HSCs与粒细胞区分开来。研究者使用了这一方法，获得了高度纯化的HSCs种群和粒细胞种群。当进行平行实验时，他们发现，使用已经分化的粒细胞进行克隆的效率要远远高于使用HSCs的组别。这一结果是意想不到的，程涛对此解释说：“考虑到人们已经知道SCNT的效率很低，在这一领域的人都会假定，使用纯化的成体干细胞也许能提高效率。因此，当我们开始进行实验时，也想当然地认为使用HSCs比使用粒细胞进行克隆的效率更高。最后，获得的结果令人惊奇!”

        为了搜寻解释这种意外结果的线索，程涛的研究小组对细胞种群的转录特征进行了调查。他们发现，大量的基因，包括一些涉及到表观遗传修饰的基因，在粒细胞和HSCs中的表达是有区分的。虽然对于HSCs比粒细胞克隆成功率更低的原因，人们并不完全清楚，但程涛认为，一种可能的解释可能涉及表观遗传现象。他说：“我们推测，HSCs并不像胚胎干细胞那样，它们具有一种独特的遗传表观组成，这样它会阻止HSCs的基因组接触到卵母细胞中很多重要的再编程因子。”很显然，要完全解释清楚上述发现，仍有更多的实验需要实施。但是，程涛及其同事的工作能为应用更简易、更高效的方法搭建出一个舞台，以便实施克隆实验，这对于治疗性克隆尤其重要。程涛解释说：“在所有组织中，分化细胞比成体干细胞更为丰富。因此，也许人们为了今后的治疗性克隆，并不必要对希奇的成体干细胞进行分离，因为这显然是一种很困难的工作，但其前提是，如果从一些分化细胞中获得的SCNT起源的胚胎干细胞系，比如粒细胞，能够进一步被获得的话。”

        注：夏雨译自2006年12月号的《自然-方法学》，版权为英国NPG出版集团所有。更多信息请访问：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods (责任编辑：泉水)

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