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今日，《细胞》期刊以封面文章的形式在线发表题为“Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells”（高比例胚胎干细胞贡献的出生存活嵌合体猴）的研究论文。

该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心刘真研究组，脑智卓越中心非人灵长类研究平台孙强研究团队和中国科学院广州生物医药与健康研究院Miguel A. Esteban研究组合作完成。

新研究在国际上首次成功构建了高比例胚胎干细胞贡献的出生存活嵌合体猴，并证实了猴胚胎干细胞可以高效的贡献到胚外胎盘组织和生殖细胞。这对于理解灵长类胚胎干细胞全能性具有重要意义，为遗传修饰模型猴的构建奠定了技术基础。

▲新研究登上《细胞》杂志封面

可能部分读者会感到疑惑，什么叫嵌合体猴？根据生物课上的知识，胚胎由受精卵发育而来，受精卵的基因就决定了这个个体的基因蓝图，无论后续这些基因会怎样开关或闭合，又怎样促使增殖的细胞朝不同方向分化，在不考虑后天基因位点突变的情况下，宏观上个体所有细胞的基因模板只有一套。

图片来源：123RF

而嵌合体猴就不一样，除了受精卵那一套基因组，它的组成细胞中有一些是由外源引入的干细胞发育而来。这些干细胞来自同一个物种，但基因组却与嵌合体猴的受精卵不完全一致。这种方式的嵌合个体在小鼠和大鼠中已经实现，但在非人灵长类动物身上还没有得到证实。

早在2012年，《细胞》上的一篇文章介绍了直接用不同猴胚胎混合后，诞生的首批嵌合体猴，研究中的嵌合体猴由6种胚胎混合发育而来，因此身体各个组织带有6种不同基因的细胞，但研究尝试使用胚胎干细胞与胚胎混合没有成功诞生嵌合体猴。

2021年，美国索尔克生物研究所的Juan Carlos Izpisúa Belmonte教授尝试构建了一种人-猴嵌合胚胎，他将人类的多能干细胞注射到了猴子胚胎中，这些胚胎在发育过程中维持了较高比例的人类细胞，不过胚胎只存活了十多天。

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而在今年4月，孙强研究员和刘真研究员还利用食蟹猴的胚胎干细胞创造出了与天然胚胎类似的结构，并且以此培育出的类囊胚在移植到雌猴体内后，可以让猴子体内产生妊娠期时的生理变化。尽管这些胚胎无法充分发育，但仍展示出了干细胞的巨大潜力。

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如今，新研究综合了之前研究的优势之处，用猴的干细胞与猴胚胎进行了融合。研究先从已经发育到7天的囊胚胚胎中取出了囊胚内细胞团，这些细胞仍拥有多能性。在此基础上，这些囊胚内细胞被建立成了9个干细胞系。

▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）

培养过程中，作者需要确保这些干细胞具备多能性，同时具有分化成不同细胞类型的能力，这样可以提升嵌合程度。而为了跟踪这些干细胞的发育，以及最后形成了哪些组织，他们还需要给干细胞添加绿色荧光蛋白，这样可以将干细胞发育而成的组织区分开来。

经过筛选的干细胞团被注射到了一个猴子的桑葚胚中（受精卵发育到16-32个细胞的阶段，通常在胚胎发育的4-5天），这样就形成了一个猴嵌合胚胎。

这些嵌合胚胎被移植到了雌猴体内，等待胚胎的发育。其中有12只雌猴怀孕成功，并且有6只猴成功诞生。作者在1只流产猴胚胎和1只活产猴体内检测到了嵌合现象。嵌合体猴的全身都出现了由移植干细胞发育而来的组织，包括大脑、心脏、肾脏都能检测到绿色荧光的细胞组织。

▲猴子身上不同部位展示出的绿色，代表干细胞参与了该部位的发育（图片来源：参考资料[1]）

不同组织中，干细胞发育而来的占比在21%-92%，在测试的26种组织中，干细胞来源的平均比例为67%。在猴子的生殖系统中，作者同样检测到了干细胞发育而来的细胞类型，包括精子细胞。

这只嵌合体猴成功证明了猴子的多能干细胞，具有在体内分化成各种组织的能力，对理解非人灵长类类动物多能干细胞发育潜力有重大意义。研究团队计划未来进一步优化干细胞条件，争取提升嵌合体猴的存活率。

参考资料：[1] First live birth of a chimeric monkey using embryonic stem cell lines. Retrieved November 9, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1006802[2] Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells. Cell (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.10.005