?克隆的成功率一直很低，尤其在靈長類動(dòng)物身上。圖為克隆猴“中中”和”華華”。

撰文 | 彭若詩

責(zé)編 | 王承志

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克隆胚胎移植進(jìn)代孕母鼠體內(nèi)后，常常停止發(fā)育，胎死腹中。研究發(fā)現(xiàn)，一種從供體細(xì)胞核帶來的“印跡”缺失可能要對(duì)此負(fù)責(zé)。

7月19日，美國哈佛醫(yī)學(xué)院張毅領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞·干細(xì)胞》（Cell  Stem Cell）刊發(fā)的一項(xiàng)研究指出，體細(xì)胞核移植克隆形成的胚胎中，原供體細(xì)胞核里的一種“印跡”的丟失可能導(dǎo)致了胚胎發(fā)育異常，存活率低。

克隆的成功率一直很低，尤其在靈長類動(dòng)物身上。今年年初報(bào)道的克隆猴“中中”、“華華”是低效率條件下存活的幸運(yùn)兒——中國科學(xué)院上海神經(jīng)科學(xué)研究所使用了127個(gè)卵細(xì)胞、21只代孕猴子，才得到“中中”和“華華”。

如何提高克隆效率，是科學(xué)家們一直在探討的問題。

研究者通常采用體細(xì)胞核移植技術(shù)實(shí)現(xiàn)克?。喊洋w細(xì)胞的細(xì)胞核取出來，放到一個(gè)去掉了細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，利用卵細(xì)胞中的環(huán)境，幫助體細(xì)胞的基因獲得非常類似于受精卵中的“狀態(tài)”。克隆的效率不高，主要是供體細(xì)胞核的基因“狀態(tài)”出了問題。

組蛋白上的各種修飾可以影響基因的“狀態(tài)”。2012年，張毅團(tuán)隊(duì)開始尋找體細(xì)胞核移植得到的小鼠胚胎（以下簡(jiǎn)稱“核移植胚胎”）中，哪些修飾出了錯(cuò)。

2014年，他們發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在組蛋白H3上的第9個(gè)氨基酸賴氨酸（K9）上的三甲基化（trimethylation）修飾（H3K9me3）在核移植胚胎中存在異常。向核移植胚胎中注射移除這種修飾的蛋白質(zhì)Kdm4d的信使RNA，可以修復(fù)這一異常，將小鼠克隆的成功率從不到1%提高到8%左右。

核移植胚胎的X染色體常常在Xist基因的調(diào)控下失去活性。2010年，日本理化研究所（RIKEN）的小倉淳郎（ Atsuo Ogura）團(tuán)隊(duì)報(bào)道， 使用敲除 Xist基因的細(xì)胞核可以將克隆的成功率提高8-10倍。

在7月19日發(fā)表的新研究中，張毅團(tuán)隊(duì)報(bào)道，同時(shí)采取敲除Xist基因和注射Kdm4d 信使RNA兩種措施，可以使小鼠體細(xì)胞核移植克隆成功率提高到20%左右。

不過，20%的效率離體外受精50%以上的成功率還有很大差距。

對(duì)核移植胚胎和體外受精胚胎的跟蹤比較發(fā)現(xiàn)，差距出在著床之后。核移植胚胎著床后，形成的胎盤往往出現(xiàn)異常增大，并且有半數(shù)以上胚胎在不同階段停止了發(fā)育。

在此前的研究中，張毅和同事發(fā)現(xiàn)，在胚胎發(fā)育的一些階段，來自母親的染色體上的某些區(qū)域因?yàn)槭艿浇M蛋白H3上的第27個(gè)氨基酸賴氨酸（K27）上的三甲基化（H3K27me3）修飾而被抑制，而位于父親染色體上的相應(yīng)區(qū)域沒有被修飾，從而使得這些區(qū)域編碼的基因僅從來自父親的染色體上表達(dá)。這一現(xiàn)象稱為“印跡”（imprinting）。

新的研究發(fā)現(xiàn)， H3K27me3印跡在核移植胚胎中并不存在，導(dǎo)致一些在胎盤和胚胎發(fā)育過程中起關(guān)鍵作用的基因同時(shí)表達(dá)了來自兩個(gè)染色體的版本。這很可能是胎盤異常、發(fā)育停止等現(xiàn)象背后的原因之一。

研究者還發(fā)現(xiàn)，核移植胚胎中H3K27me3印跡的缺失很可能來自供體細(xì)胞核本身，而不是發(fā)育過程導(dǎo)致的。因?yàn)橄鄳?yīng)區(qū)域在卵細(xì)胞的細(xì)胞核中已有H3K27me3修飾，而在各種類型體細(xì)胞的細(xì)胞核中都沒有H3K27me3印跡。

那么，如何修復(fù)H3K27me3印跡的異常？張毅和同事仍在研究。至于修復(fù)后能將效率再提高多少，他謹(jǐn)慎地表示：“除非我們做了才能知道?！?br>

“如果能看到還有哪些過程限制了完全重編程，會(huì)（對(duì)克隆技術(shù)的發(fā)展）很有幫助?！奔s翰·格登說。