鱘魚生殖干細(xì)胞移植研究獲進(jìn)展 對(duì)瀕危物種中華鱘等保護(hù)前景巨大

長期以來，受到高強(qiáng)度人類活動(dòng)的影響，長江流域生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致中國特有物種、國家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物白鱘功能性滅絕，長江水生生物的另一個(gè)旗艦物種——中華鱘也處于極度瀕危狀態(tài)。日前，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所相關(guān)團(tuán)隊(duì)在鱘魚生殖干細(xì)胞移植方面取得了系列進(jìn)展，有望實(shí)現(xiàn)通過長江鱘代孕產(chǎn)生中華鱘配子。

據(jù)介紹，中華鱘自2013年開始出現(xiàn)自然繁殖中斷，2017-2021年連續(xù)中斷。雖然目前已突破中華鱘全人工繁殖技術(shù)，但是每年性成熟親本數(shù)量有限，制約了其繁殖后代的數(shù)量和增殖放流的規(guī)模。因此，研發(fā)中華鱘等瀕危魚類種質(zhì)資源保存和物種保護(hù)新技術(shù)十分必要和迫切的。

生殖干細(xì)胞移植，也被稱為“借腹懷胎”技術(shù)，是指將供體的生殖干細(xì)胞移植到同種或異種受體體內(nèi)，供體生殖干細(xì)胞嵌合到受體性腺，經(jīng)過增殖、分化并最終發(fā)育為功能性的配子。該技術(shù)在魚類種質(zhì)資源保存、珍稀瀕危魚類保護(hù)、苗種高效繁育、性控育種等方面具有巨大的應(yīng)用前景。

在前期的研究中，長江所魚類生殖發(fā)育與細(xì)胞工程研究團(tuán)隊(duì)建立了以長江鱘為受體的鱘魚生殖干細(xì)胞移植技術(shù)體系。雖然白鱘已功能性滅絕，但也不能完全排除未來發(fā)現(xiàn)白鱘的可能性。研究團(tuán)隊(duì)選取了現(xiàn)存27種鱘形目魚類中與白鱘親緣關(guān)系最近的匙吻鱘為研究對(duì)象，開展了匙吻鱘精原干細(xì)胞移植研究，為白鱘的物種恢復(fù)儲(chǔ)備有效的技術(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)將純化的匙吻鱘精原干細(xì)胞移植到長江鱘仔魚，移植后2個(gè)月，檢查發(fā)現(xiàn)嵌合率達(dá)到了85.71%，且嵌合的供體精原干細(xì)胞的數(shù)目遠(yuǎn)多于受體內(nèi)源生殖細(xì)胞的數(shù)目。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，供體精原干細(xì)胞在受體性腺處于增殖狀態(tài)，且在受體長江鱘性腺存活時(shí)間可達(dá)7個(gè)月。這些結(jié)果為將來可能開展白鱘生殖干細(xì)胞移植研究積累了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

目前現(xiàn)存鱘形目魚類共27種，是魚類中最瀕危的類群，其中63%的物種處于極度瀕危狀態(tài)。在魚類卵子和胚胎冷凍保存技術(shù)尚未突破之前，攜帶雙親遺傳信息且具有分化為兩性配子潛能的生殖干細(xì)胞成為魚類種質(zhì)資源冷凍保存的關(guān)鍵。

研究團(tuán)隊(duì)以匙吻鱘的性腺組織為研究對(duì)象，系統(tǒng)地篩選了滲透性冷凍保護(hù)劑、非滲透性冷凍保護(hù)劑、脂類及蛋白類物質(zhì)，將得到的細(xì)胞數(shù)目和活性進(jìn)行比較，獲得了合適的性腺組織冷凍保存配方，并把利用該方法凍存時(shí)間長達(dá)1年的性腺組織制備得到的生殖干細(xì)胞移植到受體長江鱘，發(fā)現(xiàn)凍存的供體生殖干細(xì)胞仍然能夠嵌合到受體性腺并增殖。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該冷凍保存液配方和程序也可以有效地應(yīng)用于中華鱘和長江鱘性腺組織冷凍保存。這些結(jié)果表明，研究團(tuán)隊(duì)建立了鱘魚種質(zhì)資源冷凍保存的有效方法。

盡管建立了以中華鱘卵原干細(xì)胞為供體和長江鱘仔魚為受體的生殖干細(xì)胞移植技術(shù)體系，但嵌合率較低且嵌合的供體生殖干細(xì)胞數(shù)目較少。為解決這一問題，結(jié)合已建立的鱘魚性腺組織冷凍保存技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)從凍存1年的中華鱘精巢制備精原干細(xì)胞，移植到出膜7-8天長江鱘仔魚，移植后2個(gè)月檢查發(fā)現(xiàn)，供體嵌合率達(dá)81.25%，且平均嵌合的供體精原干細(xì)胞的數(shù)目是受體內(nèi)源生殖細(xì)胞的2倍。在隨后的2個(gè)月，嵌合的供體精原干細(xì)胞在受體性腺增殖了2-3次。

研究人員表示，在移植18個(gè)月后，仍有75.00%的受體長江鱘含有供體中華鱘的DNA，表明將有望實(shí)現(xiàn)通過體型小且性成熟周期短的長江鱘代孕產(chǎn)生體型大且性成熟時(shí)間長的中華鱘配子。

近日，相關(guān)研究結(jié)果在Marine Biotechnology雜志上發(fā)表。研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，由水科院長江水產(chǎn)研究所和日本金沢大學(xué)合作完成。