牛胚胎干细胞为培育优良奶牛加速（图）

　　经过几十年的努力，日前科学家终于从奶牛身上提取出胚胎干细胞，并将它成功地保存起来。

　　牛胚胎干细胞是一种多功能的细胞，它可以被培育成任何其他细胞类型或组织。在适当的条件下，它可以无限增殖，成为皮肤、肌肉、骨骼内的各种细胞组织，让牛肉和奶制品更容易调整和保存有用的遗传特性。科研人员只要善加利用牛胚胎干细胞便可以使奶牛生产更多的牛奶或让肉牛的肉质更加鲜嫩可口，在奶牛生产的过程中也能减少并发症或者对疾病有更强的抵抗力。成功提取牛胚胎干细胞对培育基因优良的奶牛具有重大的意义，此项发现还为研究牛的基本发育和人类疾病模型开辟了道路。

　　1981年，科学家成功分离出小白鼠的胚胎干细胞，从而使科学家得以研究早期胚胎发育过程并测试遗传缺陷的影响。通过研究科学家发现胚胎干细胞不仅可以作为体外研究细胞分化和发育调控机制的模型，而且还可以作为一种载体，将通过同源重组产生的基因组的定点突变导入个体，更重要的是，胚胎干细胞将会给人类移植医学带来一场革命。而像牛这样大型家畜的胚胎干细胞的基因检测、基因组工程和研究对人类疾病具有重要意义。相比小鼠而言，大型动物的胚胎干细胞能为人类干细胞疗法提供更好的检测模型。此后不久，科学家将目光转向了奶牛。不过直到1998年，研究人员才在奶牛身上找到适合人类营养基的胚胎干细胞。

　　美国密歇根州立大学发育生物学家Jo-seCibelli是上世纪90年代末试图获得牛胚胎干细胞的团队成员之一。经过诸多实验尝试，他发现奶牛身上的胚胎干细胞在实验室中被繁殖时，会发育成其他细胞类型，这意味着这些繁殖出的细胞可以培育成其他细胞类型的遗传特性。

　　最令人兴奋的是，科研人员如果成功利用这种干细胞生成配子（精子或卵细胞），然后将精子和卵子结合起来，用新的基因组合创造胚胎，然后从最好的基因中分离出更多干细胞，利用这种循环，在没有任何动物出生的情况下，科学家们就能实现后代改进，无需花费9个月的怀孕周期，这种体外繁殖”就能减少制造转基因牛所耗费时间和实验动物饲养。

　　除了上述研究，科学家们还发现将分离自牛胚胎的干细胞置于一种新培养基内，培养基中混合了两种关键成分：一种促进细胞生长增殖的蛋白和一种阻止细胞分化为成熟细胞类型的抑制剂。这就好比同时踩油门和刹车，”科罗拉多州立大学的生殖生理学家GeorgeSeidel说，这些细胞在实验室条件下可以保持它们的多功能性状态超过一年，我的很多同事和学生投入了数年时间来完成这项任务。当把这些细胞注入免疫系统较弱的动物体内，它们就能长成含有大量不同类型细胞的肿瘤，即畸胎瘤，这正是多功能胚胎干细胞的关键特征。”

　　随着克隆技术的发展，科学家们对胚胎干细胞的兴趣有所减弱。科学家利用克隆技术就能复制出想要的动物遗传性状细胞，比如快速生长或者丰富牛奶产量的遗传性状细胞，科研人员只要像生产多利羊一样，将一个成体细胞的DNA放入人工去核的卵细胞中就能克隆成功。但是，这些克隆的细胞——成体结缔组织细胞（成纤维细胞）的寿命很短，只能分裂20或30次。

　　加州大学戴维斯分校农业与环境科学学院动物科学系PabloRoss副教授的科研团队找到了解决上述问题的办法。他们采用新方法培育的持久型胚胎干细胞更利于优势细胞系的保存，能承受多轮CRISPR等基因编辑技术的修正改进。即便未经过基因改造，胚胎干细胞也能让育种者更加轻松地选择优势动物。科研人员可以通过测试不同的胚胎干细胞，寻找更多牛奶产量相关的基因等遗传特性。

　　PabloRoss表示，目前最关键的实验就是如何将这些胚胎干细胞发展成奶牛的精子和卵细胞。如果这项实验成功了，科研人员一旦在牛胚胎干细胞中辨别出想要的遗传性状，便可以将这些精子和卵子结合起来，以创建拥有新的遗传组合的胚胎，然后从最好的胚胎中分离出更多的干细胞。这就可以形成一种循环：提取胚胎干细胞——精子和卵细胞结合——形成胚胎——提取胚胎干细胞。通过这种办法就不用耗费大量时间和资源饲养奶牛，就能加速改善奶牛的遗传性状。这意味着现在要花费几十年才能培育出来的优良品种，未来只需短短数年。这就是我们如此兴奋的原因，过去你得花25年才能培育出一头优质母牛或种牛，现在你只需2年半，它能使遗传进度加速几个数量级。”PabloRoss说：这项意义深远的成果将彻底改变现有的遗传方式。”

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