地区：上海市 宝山区
关键词：广西大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004799
成果描述：
| 课题来源，研究目的与意义：水牛是中国宝贵的家畜品种资源，因其耐粗饲，饲料转化率高，乳品的营养价值高而倍受人们的重视。特别是水牛奶的酪蛋白含量是黑白花奶牛的4倍，是创制高效乳腺生物反应器的好材料。水牛体细胞克隆技术和干细胞技术是水牛遗传改良和快速扩繁的先进技术手段，可实现水牛的定向遗传改良和快速扩繁，创制新型水牛生物反应器，培育高生产性能的水牛新品种。然而，由于水牛分布的区域性及种属特性等原因，水牛体细胞克隆技术和干细胞技术的研究进展缓慢，一直没有取得成功，尚属空白。究其主要原因是该项技术尚缺乏系统的研究，仿照其他动物的克隆方法虽能获得体细胞克隆的胚胎，但很难保证其发育潜力。因此，就水牛的体细胞核移植技术干细胞进行立项研究，不仅具有重大的科学意义，且还具有非常重大的实际应用潜在价值。为此，该课题组通过申请立项，在2002和2007年分别获得国家国家高技术研究发展计划(863计划)“动物转基因克隆平台技术研究”(2002AA206651)和“动植物生物反应器新技术研究(2007AA100505)，2004年获得国家自然科学基金“水牛体细胞克隆机理的研究”(30460090)。主要论点与论据：该项目系统探讨了水牛体细胞核移植的相关影响因素(供体细胞的来源、培养处理方法，受体卵母细胞的成熟培养方法、成熟培养时间和去核方法，电融合的参数与方法等)和干细胞建系培养的相关影响因素，同时对相关机理进行初步地探讨，主要取得了如下成果：确定了适宜水牛卵母细胞适宜的体外成熟方法；确立了适宜的供体细胞种类和来源；建立了一套适宜的供体细胞培养处理方法；建立了一套有效的卵母细胞去核方法；建立了一套高效的电融合方法；建立了一套较理想的水牛卵母细胞孤雌激活的方法；确立了重组胚融合后的适宜激活间隔时间；弄清了供体细胞进入受体胞质后的细胞生物学变化；确定了采用蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA处理重构胚提高水牛体细胞核移植效果的浓度和时间；获得了世界首批体细胞克隆水牛6头；建立水牛原生殖干细胞、胚胎干细胞、精原干细胞和诱导多能干细胞的建系培养技术平台，在国际上首次获得了诱导的水牛多能干细胞；进一步弄清了水牛体细胞核移植的相关机理，如初步摸清了卵母细胞的成熟调控机制，挖掘了一批卵母细胞体外成熟前后差异表达基因和初步建立了水牛亚种间体细胞克隆的方法等。创见与创新：该项目针对水牛体细胞核移植的相关影响因素进行系统地探讨，通过卵母细胞去核方法、供体细胞周期调控方法和融合方法的创新，建立了一套高效的水牛体细胞克隆技术体系，先后获得世界首批体细胞克隆水牛6头。首次建立了水牛胚胎干细胞(ES)和生殖样干细胞(EG)的分离培养，以及体细胞诱导为多能干细胞(iPS)的技术平台，成功获得了水牛ES、EG和iPS细胞系，并证明它们具有所有干细胞的生物学特征。此外，首次成功培养获得了来自水牛精原细胞的精子细胞。研究的系列成果在国内外重要学术期刊上相继发表。社会经济效益，存在的问题：水牛体细胞克隆技术研究成功后，课题组与广西水牛研究所合作开展了高产奶水牛的体细胞克隆技术研究，获得了世界首例亚种间克隆水牛。与浙江温州市平阳挺志温州水牛乳业有限公司合作开展浙江省高新重大科技计划项目“动物转基因克隆技术平台研究”，对该技术成果进行了推广应用。体细胞克隆技术是动物转基因的重要技术手段，理论上可使动物转基因的效率上达到100%。为此，该课题组将建立的水牛体细胞克隆技术与基因操作技术结合起来，建立了一套较为完善的水牛转基因克隆技术，于2010年底获得了世界首例转基因克隆水牛，为水牛转基因新品种的培育奠定了坚实的技术基础。转基因克隆水牛被国内外70余家媒体转载，并被中央电视台科技之光栏目制作成专题片“不一样的水牛”播出，引起了国内外同行专家的高度关注。通过水牛体细胞克隆技术，可将本地母水牛卵巢的卵母细胞转换成为良种水牛胚胎，并能做到性别控制，从而推动水牛胚胎生产的产业化进程，加快良种水牛的繁殖速度，提高畜牧生产的总体效率，特别奶水牛生产的效率。此外，因为中国本地水牛的产奶性能低下，急需引进国外良种水牛进行改良。如果直接引进种牛和胚胎，费用高昂，且数量有限。如若通过水牛体细胞克隆技术，只需从国外采集部分组织细胞，就可在国内繁殖高产水牛，且这种水牛的产奶性能稳定，性别确定，从而使水牛奶业开发的速度得到大大加快。另外，通过水牛体细胞克隆结合基因打靶技术，可实现本地水牛的定向遗传改良，培育出既适合当地饲养条件，生产性能又好的水牛新品种。因此，其应用前景非常广阔。干细胞是水牛遗传操作的重要载体，通过对干细胞的遗传修饰，可结合核移植和胚胎嵌合等技术方法快速获得转基因水牛，使转基因水牛的制作程序简化、效率提高、成本降低。因此，该技术在水牛新品种培育和新型生物反应器创制方面具有非常广阔的应用前景。存在的主要问题是水牛体细胞克隆的效率仍然较低，特别是水牛亚种间的克隆，尚无法作为常规繁殖技术在生产中推广应用；水牛干细胞尚无法长期传代培养。因此，需进一步研究水牛体细胞克隆的分子机制，探索筛选不同个体间克隆效率差异的分子标记，筛选建立克隆效率较高的细胞系，探讨水牛干细胞自我更新和多能性维持的分子机理，以进一步提高克隆和干细胞培养效率，使该技术逐步在水牛遗传改良和快速扩繁中发挥重要作用。 |
