2024年9月20日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉晶研究組與成都大熊貓繁育研究基地合作，在Science advances期刊在線發(fā)表了題為“Generation and Characterization of Giant Panda Induced Pluripotent Stem Cells”的最新研究成果。該研究利用重編程技術(shù)成功建立了大熊貓成纖維細(xì)胞來(lái)源的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞系（iPSCs），并從多維度揭示了大熊貓iPSC獨(dú)特的細(xì)胞特征，進(jìn)一步討論了大熊貓iPSCs在物種保護(hù)和疾病治療中潛在應(yīng)用價(jià)值。
大熊貓作為中國(guó)特有珍稀的國(guó)寶級(jí)動(dòng)物，一直以來(lái)都受到全球的高度關(guān)注。因?yàn)閿?shù)量稀少，繁殖困難等原因，其種群保護(hù)和擴(kuò)大一直是國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)。為了更好地保護(hù)大熊貓，科學(xué)家們?cè)谂μ剿餍碌姆椒ê图夹g(shù)。
在此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的努力和積累，成功將大熊貓皮膚成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。這些大熊貓iPSCs不僅能在體外培養(yǎng)條件下穩(wěn)定增殖傳代，還能在體內(nèi)和體外分化條件下，產(chǎn)生三個(gè)胚層各種不同類型的細(xì)胞，展現(xiàn)出很好發(fā)育潛能。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)大熊貓iPSCs的轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳組進(jìn)行了測(cè)序和解析，結(jié)果顯示大熊貓iPSCs具有經(jīng)典始發(fā)態(tài)干細(xì)胞的基本特征，同時(shí)具有與其他物種不同的特異基因表達(dá)模式。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)大熊貓iPSCs體外維持條件進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了大熊貓iPSCs維持特異性培養(yǎng)條件，并部分揭示了大熊貓始發(fā)態(tài)干細(xì)胞多能性維持的信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
此次大熊貓多能干細(xì)胞研究的突破性進(jìn)展，不僅豐富了人類對(duì)大熊貓干細(xì)胞生物學(xué)特性的認(rèn)識(shí)，也為未來(lái)大熊貓疾病治療、大熊貓的繁育及擴(kuò)群提供了新的技術(shù)途徑。首先，通過(guò)將誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化為特定的功能性細(xì)胞類型，可以用于治療大熊貓的一些遺傳疾病和損傷。其次，可以利用大熊貓iPSC細(xì)胞進(jìn)一步在體外獲取全能干細(xì)胞、原始態(tài)多能干細(xì)胞、原始生殖細(xì)胞和生殖細(xì)胞甚至類囊胚等，為大熊貓的繁育提供重要的“種子細(xì)胞”來(lái)源。此外，大熊貓誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)還有助于大熊貓遺傳資源的存儲(chǔ)和保藏，為未來(lái)大熊貓保護(hù)和擴(kuò)群工作提供技術(shù)支撐。
論文通訊作者是中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員劉晶、助理研究員王魯勤和成都大熊貓繁育研究基地研究員侯蓉。成都大熊貓繁育研究基地劉玉良研究員、中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士研究生張世豪為該文的共同第一作者。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家林業(yè)和草原局等項(xiàng)目的資助。
大熊貓誘導(dǎo)多能干細(xì)胞研究模式圖
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