冷冻干燥技术可用于存储DNA和细胞信息以进行克隆。由于成功率低至0.2%,细胞冷冻干燥在成为标准的克隆和储存策略之前还有很长的路要走,但这是一个非常令人兴奋的进步。
冷冻干燥技术可用于存储DNA和细胞信息以进行克隆。由于成功率低至0.2%,细胞冷冻干燥在成为标准的克隆和储存策略之前还有很长的路要走,但这是一个非常令人兴奋的进步。
维护生物多样性是一项基本任务,但使用液氮将生殖细胞储存为遗传资源是困难的,昂贵的,并且在灾难期间很容易被破坏,目前,体细胞和生殖细胞——用于生物库或其他目的——可以储存在液氮中,液氮可以迅速升温,使细胞恢复活力。日本山梨大学的Sayaka Wakayama领导的研究人员研究表明冻干的体细胞可以产生健康,可育的克隆,这表明这种技术对于建立替代的,更便宜的,更安全的无液氮生物样本库解决方案成为可能。
冷冻干燥是一个温和但激烈的过程。一般是将东西分几个阶段冷冻,直到它达到约-80摄氏度(-112华氏度),然后将其置于高压下的真空室中。一旦冻干的物品到达目的地,就可以重新水化,保持许多特性不变。这是一个非常简单的过程,并且已经成功发生了几十年。
到目前为止,同一个研究小组已经尝试将冷冻干燥的精子储存在办公桌抽屉(没有温度控制)中超过一年,在国际空间站中储存超过 5 年。两者都产生了可行的后代,尽管成功率只有百分之十几。
研究人员想了解冷冻干燥是如何堆积起来的,因此他们使用小鼠体细胞(在本例中为成纤维细胞和卵丘细胞),冷冻干燥并在 -30 摄氏度(-22 华氏度)下保存长达 9 个月。
细胞确实死亡了,并且有一些明显的 DNA 损伤,但研究小组设法提取了其余的遗传信息并将其放入新的细胞中,这些细胞成为了早期的胚胎细胞系。
然后将这些细胞系的核信息提取并插入一个新胚胎,该胚胎能够创造出克隆小鼠。所以是的,这不是一个完美的过程。从补液到细胞系建立,再到克隆小鼠的实际生长,每一步正确进行的时间都只有 0.2%。这使得该方法比克隆羊多莉的成功几率更低,后者只有 0.4% 的机会存在。
一些小鼠也不是适合克隆,由于DNA损伤而携带表观遗传异常。在一个有趣的案例中,细胞系失去了Y染色体,从男性变成了女性,所以还有很多研究可以做来完善这个过程。
综上所述,如果成功率最终得到提高,那么能够使用这种降解的细胞和DNA克隆动物也将是其他领域的福音。随着时间的推移,即使是最好的储存DNA也会降解;如果我们要在克隆灭绝的动物方面有任何可能成功得话,我们需要更好地研究如何从不完整或降解的DNA中克隆。
虽然这与我们现在技术相去甚远,但未来看起来很有希望。
该研究已发表在Nature Communications上。