猪克隆退化的胚胎和 XIST 基因敲除猪

近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组的最新研究成果，以 XIST Derepression in Active X Chromosome Hinders Pig Somatic Cell Nuclear Transfer 为题，在线发表在 STEM CELL REPORTS（《干细胞报告》）上。该研究首次探讨了 X 染色体上长链非编码 RNA XIST 和组蛋白 H3K9me 对猪体细胞克隆胚胎发育的影响，并对其在克隆胚胎中表达水平加以干预，大幅提高猪的克隆效率。

 

自克隆羊“多莉”产生，克隆技术历经几十年的发展，但包括猪在内的大动物克隆效率仍然十分低下。赖良学研究组在多年的克隆猪研究中发现，猪克隆胚胎移植到代孕母体后，大部分胎儿都会发生退化，其机制目前尚不清楚。课题组阮德功博士等从分析正常发育的胎儿和退化吸收的胎儿的表达谱入手，发现猪的克隆胚胎的基因表达谱与小鼠明显不同，小鼠克隆胚胎基因下调主要出现在 X 染色体，而猪的克隆胚胎的基因下调发生在所有染色体上。研究人员通过基因编辑技术，定点失活 XIST 基因，可以拯救下调的基因，从而提高猪克隆胚胎的体外发育质量和体内发育的潜能，将猪的克隆效率提高约 7 倍。

 

研究进一步发现，XIST 敲除克隆胚胎的发育能力提高与胚胎中组蛋白 H3K9me3 的水平有密切关系。研究人员主动下调克隆胚胎中 H3K9me3 水平，同样可以显著地提高猪早期克隆胚胎发育效率，但主动下调 H3K9me3 水平会解除其对 XIST 的抑制作用，诱导 XIST 基因在克隆胚胎中的异常高表达，因此，通过向猪克隆胚胎中注射 H3K9me3 去甲基化酶来下调 H3K9me3 水平，并不能像小鼠那样提高克隆效率，反而导致猪克隆胚胎在体内发育能力变低。

 

该研究成果在一定程度上解析了猪体细胞克隆过程的一些特有机制，为提高猪的克隆效率提供了新思路。研究工作获得国家自然科学基金、中科院国际合作重点项目、广东省科技计划项目和广州市科学（技术）研究专项等的支持。