PNAS：RNA測序解開“為什么大多數克隆動物胚胎會失敗？”

　　生物通報道：自從20年前英國科學家成功克隆出克隆羊多莉已經20年了，但是克隆哺乳動物仍然是一個挑戰。最近，由美國和法國研究人員進行的一項新研究，闡釋了為什么大多數克隆胚胎可能會失敗。

　　多莉羊是利用“體細胞核轉移”技術克隆出來的，來自一個成年細胞的細胞核被轉移到已經去核的未受精卵子中，然后電擊以啟動細胞生長。然后，胚胎被轉移到受體母羊，它孕育胚胎直到出生。

　　克隆牛是重要的農業技術，并可用于研究哺乳動物的發育，但是成功率很低，通常只有不到百分之10的克隆動物存活到出生。大多數的損失是由于胚胎死亡，在植入過程中失敗，或發育出有缺陷的胎盤。

　　RNA測序技術突出了動物克隆中的問題

　　12月8日在美國國家科學院院刊PNAS發表的一項研究中，UC戴維斯系進化和生態學教授Harris Lewin，和他在法國和美國的同事使用RNA測序，來研究胚胎植入過程中克隆奶牛的基因表達，旨在更好地了解導致無性系高比例妊娠失敗的分子機制。

　　Lewin說：“我們的工作解決了克隆過程中的基本問題。這項研究結果可使我們對于‘核重編程對于克隆牛胚胎外組織中的基因表達、以及無性系及其受體母親之間的溝通有何影響’有一個重新的認識。”

　　本研究負責人Olivier Sandra說：“我們的數據深入解析了植入胚胎失敗的機制。它們還對于‘植入過程中發生的事件如何驅動妊娠的進展并塑造后代的出生后表型’提供了新的見解，如牛以及在其他哺乳動物物種。”

　　研究人員研究了來自18天和34天發育期克隆牛胚胎的組織——它們都來自于同一細胞系，以及相應的懷孕母牛子宮內膜。他們還觀察了使用人工授精的非克隆奶牛。

　　通過RNA測序，研究人員發現，多個基因的異常表達可能導致克隆胚胎的高死亡率，包括未能植入子宮和未能發育一個正常的胎盤。通過研究18天的克隆牛胚外組織，研究人員發現，有超過5000個基因的表達異常。

　　從小鼠基因組獲得的信息

　　當他們將這些結果，與小鼠基因組信息學敲除數據庫進行對比時，他們發現了123個基因，與異常額外胚胎組織形態的功能注釋一致，其中有121個與胚胎致死有關，有14個與異常胚胎植入有關。

　　然而，在34天的發育期上，基因表達的模式更類似于來自人工授精的對照奶牛，從而表明這些幸存的無性系能夠植入子宮中，并開始形成一個胎盤。這些結果表明，克隆牛在植入前的大量損傷可能是由于胚外組織中關鍵的發育基因有問題。

　　這項研究還揭示了無性系失敗的其他可能原因，包括在發育中的克隆胚胎和懷孕母牛之間的激素信號的問題。例如，該研究發現，干擾素tau蛋白相關的基因表達下調，這是妊娠識別的主要信號。無性系似乎也對懷孕母牛的基因表達產生了影響；在34天時，一些子宮組織表現出非常不同的基因表達，這可能會影響胎盤。

　　Sandra說：“我們的數據證實，在植入過程中子宮和胚外組織之間的相互作用是至關重要的，使這一步成為妊娠進展的一個主要障礙。”

　　Lewin說：“我們現在明白為什么克隆牛會失敗，這可能會帶來克隆動物過程的改進。”但是，他警告說說：“我們的發現還突出了嚴格禁止人類克隆用于任何目的的必要性。”他說：“令人驚訝的是，這個過程居然還起作用，從而展示了發育中的動物必須適應極端條件的極大可塑性。”