一種穩(wěn)定動物細(xì)胞單倍體的方法
近年來第一批哺乳動物單倍體細(xì)胞系的出現(xiàn)引起了科學(xué)界的極大期待。盡管它們具有潛力,但這些文化存在一些使其使用復(fù)雜化的問題,因?yàn)閱伪扼w不穩(wěn)定并且可能很快丟失。西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)的基因組不穩(wěn)定小組對這一現(xiàn)象進(jìn)行了解釋,并提出了克服這一現(xiàn)象的方法。這項(xiàng)工作已發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”(PNAS)上。
除精子或胚珠外,細(xì)胞含有兩組染色體,每組染色體一個。然而,具有單組染色體(單倍體)的生物,例如酵母,對于遺傳研究非常有用,并且在鑒定關(guān)鍵基因和途徑中是至關(guān)重要的。實(shí)驗(yàn)室酵母實(shí)現(xiàn)了Yoshinori Ohsumi的自噬研究,這使他在2016年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎,以及諾貝爾獎獲得的細(xì)胞周期調(diào)控基因。
“由于[酵母]只有一組染色體,因此很容易找到有趣的突變體,因?yàn)樗心阈枰龅木褪歉淖円粋€等位基因以產(chǎn)生表型,”基因組不穩(wěn)定性負(fù)責(zé)人OscarFernández-Capetillo說道。集團(tuán)和研究項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)者。“在哺乳動物中,在沒有單倍體細(xì)胞的情況下,其他方法已用于鑒定關(guān)鍵基因,如干擾RNA,但它們是次優(yōu)方法。五年前,當(dāng)白血病患者發(fā)現(xiàn)單倍體細(xì)胞時,這一切都發(fā)生了變化( KBM7和HAP1)以及創(chuàng)造哺乳動物單倍體胚胎干細(xì)胞的技術(shù)的出現(xiàn),最初由Anton Wutz開發(fā),“Fernández-Capetillo繼續(xù)說道。
然而,這種哺乳動物單倍體細(xì)胞的培養(yǎng)物在幾天內(nèi)變成二倍體。這種被稱為“二倍化”的現(xiàn)象正是費(fèi)爾南德斯 - 卡佩蒂洛的研究小組所研究的。他們的研究結(jié)果表明,單倍體細(xì)胞的喪失是由于其有限的活力,因此,它們被培養(yǎng)物中的現(xiàn)有二倍體細(xì)胞所取代。
“當(dāng)你試圖分離單倍體細(xì)胞時,很難只取一個;你通常將幾個細(xì)胞分開,所以你總是拖著二倍體。當(dāng)你培養(yǎng)它們時,你總是觀察到單倍體細(xì)胞死亡,二倍體細(xì)胞成為大多數(shù),“ 他說。“我們現(xiàn)在知道這是因?yàn)閱伪扼w細(xì)胞通過p53激活死亡機(jī)制。”
他們的研究表明,當(dāng)單倍體細(xì)胞在有絲分裂期間試圖分離它們的染色體時會出現(xiàn)問題。參與細(xì)胞分裂的機(jī)器設(shè)計(jì)用于處理固定量的DNA(46條染色體)。當(dāng)存在更多(多倍體)或更少(單倍體)時,有絲分裂在染色體分離期間更容易出錯,并且這激活p53。這就是為什么單倍體細(xì)胞培養(yǎng)不能繁殖的原因。通過消除p53,正如本研究所示,單倍體細(xì)胞能夠存活。
作者總結(jié)說:“我們的研究結(jié)果應(yīng)該有助于動物單倍體細(xì)胞的使用,使它們可以被更廣泛的實(shí)驗(yàn)室和技術(shù)使用。”目前,該小組正試圖發(fā)現(xiàn)動物細(xì)胞中穩(wěn)定單倍體的化學(xué)形式,并且正在探索能夠產(chǎn)生器官甚至僅具有母體染色體組的動物的策略。
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