成年動物中,生殖幹細胞(Germ Stem cells,GSCs)是性腺内一群獨特的成體幹細胞。它們來源于胚胎發育時期的原始生殖細胞(Primordian Germ cell,PGC)。性腺中,GSC一方面通過有絲分裂不斷的自我更新産生新的幹細胞,另一方面在維持自身數量的同時,通過減數分裂産生雌雄配子,進行精卵結合保證新生命的誕生,從而維持種群的數量。作為生命個體内唯一向後代傳遞遺傳信息的載體和傳播者,GSC在遺傳育種中擔負着生物界延續生命的重要使命。
黃鳝作為我國重要的特種經濟養殖魚類,因肉質鮮嫩、肌間刺少和高營養價值,受到消費者的青睐。然而,黃鳝雌雄同體和天然性逆轉的特性,導緻雌雄發育不同步,成為限制黃鳝人工繁育的重要因素之一。近年來,随着生殖幹細胞誘導和移植操作技術(Germ cell transplantation,GCT)的發展,使魚類“借腹生子”不再成為神話。而該技術的關鍵之一在于GSCs的獲得。
中國科學院水生生物研究所研究員孫玉華團隊在黃鳝的卵巢、間性性腺和精巢中分離培養出生殖幹細胞,發現GSCs存在于不同發育時期的黃鳝性腺中。通過特殊的方法和培養基,科研人員富集培養出雌雄生殖幹細胞(fGSCs)、間性生殖幹細胞(interGSCs)和雄性生殖幹細胞(SSCs)。interGSCs事實上是一群混合型的生殖幹細胞,裡面同時包含fGSCs和SSCs。研究進一步對分離的GSCs進行定性分析發現,分離培養的GSCs都表達幹細胞的特征,包括形成典型的幹細胞克隆、堿性磷酸酶陽性和高表達生殖幹細胞特異性基因和蛋白。
科研人員将分離培養出的fGSCs移植到去除原始生殖細胞的斑馬魚性腺中,3個月後發現黃鳝來源的Vasa陽性生殖細胞,提示移植的fGSCs已在斑馬魚性腺定植并分化,進一步說明黃鳝-斑馬魚嵌合體性腺的形成。
該工作通過分離培養的方式,在短期内可獲得黃鳝的GSCs,為以後黃鳝生殖幹細胞的遺傳操作技術提供了技術支持。5月24日,相關研究成果在線發表在International Journal of Molecular Sciences上。研究工作得到國家重點研發計劃“藍色糧倉”重點專項“重要養殖魚類優良種質創新與生殖操作技術研究”、國家自然科學基金和國家現代農業産業技術體系等的支持。
圖1.黃鳝生殖幹細胞高表達生殖幹性相關基因和蛋白
圖2.黃鳝fGSCs在受體斑馬魚性腺定植并分化
來源:中國科學院水生生物研究所
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