12月4日，國際學術期刊Journal of Molecular Cell Biology在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）李逸平研究組和李勁松研究組的合作研究成果 “Derivation of zebrafish heart-related haploid cells”。該研究建立了第一株斑馬魚倍性穩(wěn)定的單倍體胚胎細胞系。

　　哺乳動物細胞大多以二倍體的形式存在，自然狀況下僅在配子細胞和極少數(shù)腫瘤細胞中存在單倍體細胞。2011年，Anton Wutz和E lling兩個團隊通過激活小鼠卵母細胞孤雌發(fā)育，建立了小鼠孤雌單倍體胚胎干細胞系。2012年，中國科學院李勁松和周琪兩個團隊分別通過核移植技術，成功建立小鼠孤雄單倍體胚胎干細胞系。哺乳動物單倍體細胞系均存在二倍體化的現(xiàn)象，這與有絲分裂G2期阻滯后額外一次復制、有絲分裂滑移、M期細胞核分裂失敗或質分裂失敗等相關。2009年，新加坡國立大學分離了第一個脊椎動物的單倍體胚胎干細胞系——青鳉魚HES1，其基因組穩(wěn)定未發(fā)生二倍體化，這與哺乳動物易于發(fā)生二倍體化不同，但后續(xù)沒有其他魚類單倍體細胞系的報道。

　　在該項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)斑馬魚單倍體胚胎的倍性穩(wěn)定，而對單倍體胚胎細胞進行細胞培養(yǎng)時，則會出現(xiàn)二倍體化的現(xiàn)象。通過優(yōu)化培養(yǎng)條件和篩選斑馬魚品系，該研究成功在斑馬魚中建立了第一株倍性穩(wěn)定的單倍體胚胎細胞系。通過體外培養(yǎng)實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)添加BMP4的培養(yǎng)條件更有利于單倍體細胞的生存，不同的斑馬魚轉基因品系在單倍體細胞的單倍性維持上也各有差異。通過單細胞測序分析，研究人員發(fā)現(xiàn)其所建立的細胞系高表達多個心臟相關標志基因krt94、ltbp3、hand2、tgm2b、podxl和wt1b等。最后，研究人員通過對斑馬魚單倍體細胞系電轉CRISPR/Cas 9基因編輯RNP復合物實現(xiàn)了基因編輯。

　　斑馬魚與哺乳動物單倍體細胞系一樣存在二倍體化的現(xiàn)象，由于哺乳動物單倍體細胞二倍體化現(xiàn)象的機制還未完全闡明，仍然需要流式分選來維持單倍體狀態(tài)。而本研究中，研究人員通過培養(yǎng)條件和品系的優(yōu)化，實現(xiàn)了斑馬魚單倍體細胞的穩(wěn)定培養(yǎng)，這是單倍體細胞培養(yǎng)的重要技術進步。該成果有助于單倍體細胞倍性維持機制和二倍體化現(xiàn)象的探究，有助于推動單倍體細胞的科研應用。

　　分子細胞卓越中心李逸平研究員、李勁松研究員和李世峰副研究員為該論文的共同通訊作者。該項研究獲得科技部重點專項、上海市市級科技重大專項資助，以及分子細胞卓越中心斑馬魚技術平臺、GTP研發(fā)中心、果蠅資源與技術平臺等公共技術平臺的支持。

　　文章鏈接:?https://academic.oup.com/jmcb/advance-article/doi/10.1093/jmcb/mjad077/7458643?login=true

斑馬魚單倍體細胞系的建立