精原干細(xì)胞（Spermatogonial stem cells，SSCs）是成體雄性性腺中具有自我更新和分化潛能的一類生殖干細(xì)胞。利用精原干細(xì)胞移植（Spermatogonial stem cell transplantation, SSCT）技術(shù)，有可能實(shí)現(xiàn)跨個(gè)體甚至是跨物種的“借腹生殖"，也就是利用個(gè)體（或物種）B產(chǎn)生個(gè)體（或物種）A的功能性配子。SSCT“借腹生殖"是研究配子發(fā)生和性腺發(fā)育的一項(xiàng)重要技術(shù)，同時(shí)其在快速、高效的定向育種中也具有廣闊的應(yīng)用前景。SSCT“借腹生殖"能否在遺傳距離較大（如跨亞科及以上遺傳距離）的不同物種間實(shí)現(xiàn)，是這一領(lǐng)域的經(jīng)典難題。

近日，錢江特聘專家、中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所孫永華課題組在Science China Life Sciences發(fā)表了題為"Surrogate production of genome edited sperm from adifferent subfamily by spermatogonial stem cell transplantation“的研究論文，利用魚類SSCT實(shí)現(xiàn)了亞科物種間的“借腹生殖"，并成功獲得了跨亞科物種來(lái)源的經(jīng)基因編輯的SSCTjingzi。該項(xiàng)研究受到國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、“發(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)"國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體等科研項(xiàng)目的支持。

研究成果概述

在前期的研究中，孫永華課題組在斑馬魚中建立并優(yōu)化了魚類基因編輯配子的“借腹生殖"技術(shù)（J Genet Genomics，2020；Faculty of 1000推薦），快速而高效地獲得了純合突變致死基因的母源合子突變體，從而為斑馬魚母源基因的功能研究開辟了一條新的途徑。

為進(jìn)一步探究在魚類異種間能否建立基因編輯配子的“借腹生殖"技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)選擇了跨亞科的兩個(gè)魚類物種——稀有鮈鯽和斑馬魚——作為SSCT供體和受體，將生殖細(xì)胞靶向的CRISPR/Cas9基因編輯和SSCT“借腹生殖"技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合和優(yōu)化，成功利用受體斑馬魚快速、高效地獲得了供體稀有鮈鯽來(lái)源的經(jīng)基因編輯的jingzi（圖1）。

圖1. 該研究技術(shù)路線圖及稀有鮈鯽SSCs的分離及向斑馬魚幼魚的移植

為追溯供體稀有鮈鯽SSCs在受體斑馬魚中的發(fā)育命運(yùn)，研究者精細(xì)刻畫了移植SSCs在斑馬魚性腺中定植、增殖、分化的全過(guò)程，并通過(guò)組學(xué)和實(shí)驗(yàn)生物學(xué)手段證實(shí)了SSCT精巢是由供體稀有鮈鯽生殖細(xì)胞和受體斑馬魚性腺體細(xì)胞所構(gòu)成的嵌合性腺（圖2）。有趣的是，“借腹生殖"斑馬魚所產(chǎn)生的SSCTjingzi，雖然其核基因組*來(lái)源于供體稀有鮈鯽且只能與稀有鮈鯽卵進(jìn)行受精，但其形態(tài)學(xué)特征和游動(dòng)行為更接近于受體斑馬魚jingzi。

通過(guò)比較SSCTjingzi和普通稀有鮈鯽jingzi的轉(zhuǎn)錄組，研究者發(fā)現(xiàn)斑馬魚性腺體細(xì)胞的一些轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可能通過(guò)某種方式被轉(zhuǎn)運(yùn)到了SSCTjingzi細(xì)胞中，從而影響了“借腹生殖"所產(chǎn)生的稀有鮈鯽jingzi的形態(tài)和行為特征。該研究也是利用“借腹生殖"技術(shù)產(chǎn)生異種來(lái)源的基因編輯配子，這為利用該技術(shù)定制未來(lái)養(yǎng)殖魚類的配子奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

圖2 SSCT精巢是由稀有鮈鯽（Gr）的生殖細(xì)胞和斑馬魚（Dr）的體細(xì)胞構(gòu)成

附論文詳細(xì)版

一、綜述

精原干細(xì)胞（Spermatogonial stem cells，SSCs）是成體雄性性腺中具有自我更新和分化潛能的一類生殖干細(xì)胞。利用精原干細(xì)胞移植（Spermatogonial stem cell transplantation, SSCT）技術(shù)，有可能實(shí)現(xiàn)跨個(gè)體甚至是跨物種的“借腹生殖"，也就是利用個(gè)體（或物種）B產(chǎn)生個(gè)體（或物種）A的功能性配子。

在魚類中，這項(xiàng)技術(shù)首先應(yīng)用在斑馬魚——一種廣泛使用的模式動(dòng)物上，然后擴(kuò)展到其他魚類，如鮭魚和虹鱒魚 。在之前的實(shí)驗(yàn)中，不同類型的 GSC，例如 PGC、SSC 和卵源干細(xì)胞 (OSC)，已被用作移植到其他物種的胚胎、幼蟲或成蟲中的供體。作為容易獲得的 GSC 類型，SSC 已被廣泛地用于移植。SSCT“借腹生殖"是研究配子發(fā)生和性腺發(fā)育的一項(xiàng)重要技術(shù)，同時(shí)其在快速、高效的定向育種中也具有廣闊的應(yīng)用前景。

生殖細(xì)胞靶向的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)已被用于多種魚類，以研究基因功能或潛在地改善水產(chǎn)養(yǎng)殖育種，并且已經(jīng)產(chǎn)生了大量基因無(wú)效突變體，如斑馬魚。此外，如果我們打算生產(chǎn)體型較大的基因組編輯魚，通常需要龐大且昂貴的設(shè)施來(lái)飼養(yǎng)和篩選個(gè)體。

近來(lái)，我們開發(fā)了一種方法，在斑馬魚中建立并優(yōu)化了魚類基因編輯配子的“借腹生殖"技術(shù)（J Genet Genomics，2020；Faculty of 1000推薦），通過(guò)結(jié)合 PGCs 靶向基因組編輯和 PGCs 移植 (PGCT) 技術(shù)，快速而高效地獲得了純合突變致死基因的母源合子突變體。然而，SSCT“借腹生殖"能否在遺傳距離較大（如跨亞科及以上遺傳距離）的不同物種間實(shí)現(xiàn)，是這一領(lǐng)域的經(jīng)典難題。

稀有鮈鯽，隸屬于鯉形目、鯉科、鮈鯽屬，主要分布于長(zhǎng)江上游大渡河支流和中國(guó)四川省的一些小河中。近年來(lái)，稀有鮈鯽由于棲息地破壞、外來(lái)魚類的引入和過(guò)度捕撈，在野生環(huán)境中越來(lái)越少見，已被列為瀕危物種。

近年來(lái)，稀有鮈鯽因其體型小、易于養(yǎng)殖、繁殖力強(qiáng)、胚胎透明、對(duì)魚鱗病敏感等優(yōu)良特性，已發(fā)展成為研究魚類病理學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境科學(xué)、胚胎學(xué)和生理生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)用魚。通過(guò)結(jié)合 CRISPR/Cas9 和異種 SSCT 技術(shù)，這兩種來(lái)自不同亞科的實(shí)驗(yàn)室魚類，是探索替代生產(chǎn)進(jìn)化遙遠(yuǎn)物種衍生的基因組編輯配子的可行性的理想選擇。

在這里，為進(jìn)一步探究在魚類異種間能否建立基因編輯配子的“借腹生殖"技術(shù)，我們使用跨亞科的兩個(gè)魚類物種——稀有鮈鯽和斑馬魚——作為SSCT供體和受體，將生殖細(xì)胞靶向的CRISPR/Cas9基因編輯和SSCT“借腹生殖"技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合和優(yōu)化，成功利用受體斑馬魚快速、高效地獲得了供體稀有鮈鯽來(lái)源的經(jīng)基因編輯的jingzi， 明確了斑馬魚性腺中定殖、增殖和分化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 有趣的是，“借腹生殖"斑馬魚所產(chǎn)生的SSCTjingzi，雖然其核基因組*來(lái)源于供體稀有鮈鯽且只能與稀有鮈鯽卵進(jìn)行受精，但其形態(tài)學(xué)特征和游動(dòng)行為更接近于受體斑馬魚jingzi。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1、供體稀有鮈鯽SSCs在受體斑馬魚中的定植、增殖、分化

為了更好地了解移植SSCs 在斑馬魚受體中的發(fā)育動(dòng)態(tài)，我們分析了斑馬魚受體的定植、增殖和分化。 通過(guò)組學(xué)和實(shí)驗(yàn)生物學(xué)手段證實(shí)了SSCT精巢是由供體稀有鮈鯽生殖細(xì)胞和受體斑馬魚性腺體細(xì)胞所構(gòu)成的嵌合性腺。

首先，在 3 wpt 時(shí)，通過(guò)使用供體細(xì)胞的紅色熒光標(biāo)記，我們觀察到熒光供體細(xì)胞在游泳膀胱下方的受體性腺區(qū)域定植（圖 4A, a），而在未經(jīng)處理的對(duì)照幼蟲中未觀察到熒光（圖 4一、二）。進(jìn)一步的解剖和觀察表明，許多熒光供體細(xì)胞定植在宿主斑馬魚的性腺中（圖 4A, a'），而在未移植的對(duì)照性腺中未觀察到熒光（圖 4A, b')。根據(jù)不同的供體和受者，定植率從 25% 到 85% 不等。

圖4 定植、增殖和分化稀有鮈鯽 斑馬魚受體中的 SSC

為了研究供體 SSC 的增殖，我們進(jìn)行了 EdU 檢測(cè)，發(fā)現(xiàn) SSC 定植的斑馬魚性腺中存在大量增殖性 VASA 陽(yáng)性生殖細(xì)胞（圖 4B, b）, 只是模仿 WT 斑馬魚性腺中的那些 (圖 4B, a)，而未移植的對(duì)照性腺中沒(méi)有增殖生殖細(xì)胞（圖 4乙，丙）。

為了進(jìn)一步表征 SSCT 移植魚生殖細(xì)胞的增殖和分化，我們用有絲分裂標(biāo)記 PH3 對(duì)精巢進(jìn)行了免疫熒光染色。在發(fā)育的精巢中，SSCT陽(yáng)性的精巢中有很多細(xì)胞在進(jìn)行有絲分裂和減數(shù)分裂（圖 4C, d–d')，模仿在稀有鮈鯽精巢（圖 4C, a, b, a', b') 和斑馬魚成年精巢 (圖 4C, c-c')。VASA 的免疫染色證實(shí)移植的稀有鮈鯽SSCs恢復(fù)了不育斑馬魚雄性的jingzi發(fā)生，在SSCT陽(yáng)性精巢中觀察到了包括精原細(xì)胞、精母細(xì)胞、jingzi細(xì)胞和jingzi在內(nèi)的各種生殖細(xì)胞（圖 4C, d''）, 與 WT 中看到的一致稀有鮈鯽(圖 4C, b'') 和斑馬魚精巢(圖 4C, c'')。相比之下，在 3 mpf 時(shí)，稀有鮈鯽精巢僅含有大量精原細(xì)胞和精母細(xì)胞，只有少數(shù)jingzi細(xì)胞（圖 4C, a, a', a'') 和大量的精母細(xì)胞在前細(xì)線期或細(xì)線期，表明減數(shù)分裂的開始（圖 4C, a')。這些表明，稀有鮈鯽的生殖細(xì)胞可以有效地增殖和分化 斑馬魚宿主精巢，SSCT 精巢的成熟期與斑馬魚精巢相似。

2、替代精巢中不同性腺細(xì)胞的組成

為了進(jìn)一步表征替代精巢中不同性腺細(xì)胞的組成，我們進(jìn)行了 RNA針對(duì)生殖細(xì)胞物種特異性標(biāo)記的雜交分析，以及兩種類型的性腺體細(xì)胞。

有趣的是，在 SSCT 精巢中，只有稀有鮈鯽可以檢測(cè)到生殖細(xì)胞，但不能檢測(cè)到斑馬魚生殖細(xì)胞（圖 5A, c-c'); 而 Leydig 細(xì)胞和 Sertoli 細(xì)胞均來(lái)自宿主斑馬魚（圖 5B, c-c', C, c-c')，表明 SSCT 精巢是重建的性腺，包括稀有鮈鯽衍生的生殖細(xì)胞和斑馬魚衍生的性腺體細(xì)胞。

圖5 SSCT 陽(yáng)性精巢由供體來(lái)源的生殖細(xì)胞和受體來(lái)源的性腺體細(xì)胞組成

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)稀有鮈鯽 SSCs不僅可以在斑馬魚受體體內(nèi)定殖和增殖，還可以支持斑馬魚性腺體細(xì)胞的發(fā)育和功能，在重建的功能精巢中進(jìn)行正常的jingzi發(fā)生并分化為jingzi。

3、來(lái)自 SSCT 的jingzi形態(tài)和游泳行為與宿主相似，但與供體不同

盡管 SSCT 陽(yáng)性斑馬魚可以產(chǎn)生功能性稀有鮈鯽 jingzi，我們感興趣的是來(lái)自替代斑馬魚的jingzi和來(lái)自替代斑馬魚的jingzi之間是否存在任何差異性。

通過(guò)掃描電子顯微鏡 (SEM) 分析，SSCT jingzi的形態(tài)看起來(lái)更類似于斑馬魚jingzi而不是稀有鮈鯽jingzi，因?yàn)榍皟蓚€(gè)具有突出的線粒體鞘結(jié)構(gòu)（圖 6A），他們擁有橢圓形的球頭，而稀有鮈鯽 jingzi頭部看起來(lái)更圓，沒(méi)有典型的線粒體鞘（圖 6A、a'、b'、c'）。

圖6 來(lái)自 SSCT 陽(yáng)性斑馬魚jingzi的形態(tài)和活性與宿主相似，但與供體不同

此外，SSCT jingzi的平均頭部直徑(1.55 微米) 明顯大于稀有鮈鯽 jingzi (1.46 微米), 并且更接近斑馬魚jingzi (1.65 微米) (圖 6B)。SSCTjingzi平均尾長(zhǎng)(30.32 微米) 幾乎與斑馬魚jingzi相似 (30.80 微米), 但明顯短于稀有鮈鯽 jingzi (32.42 微米) (圖 6C）。它們鞭毛的中心是具有典型“9×2+2"微管結(jié)構(gòu)的軸向細(xì)絲（圖S5A，支持信息中的a-c），尾巴直徑在它們之間沒(méi)有顯著差異。

透射電子顯微鏡 (TEM) 分析表明，頭部膜在稀有鮈鯽（圖 S5A，a'）和 SSCT jingzi（圖 S5A，c'），而斑馬魚jingzi則是平滑的（圖 S5A，b'）。斑馬魚jingzi在頭前部具有明顯的細(xì)胞質(zhì)。統(tǒng)計(jì)表明，線粒體數(shù)量在稀有鮈鯽和 SSCT jingzi，與斑馬魚jingzi相比（圖 S5C）。

隨后，游動(dòng)時(shí)的稀有鮈鯽, 斑馬魚和 SSCT jingzi被測(cè)量,并且 SSCT jingzi的軌跡圖類似于斑馬魚jingzi的軌跡圖而不是稀有鮈鯽jingzi（圖 6D)。

統(tǒng)計(jì)表明，“借腹生殖"斑馬魚所產(chǎn)生的SSCTjingzi，雖然其核基因組*來(lái)源于供體稀有鮈鯽且只能與稀有鮈鯽卵進(jìn)行受精，但其形態(tài)學(xué)特征和游動(dòng)行為更接近于受體斑馬魚jingzi。

4、高效生產(chǎn) pou5f3 和 chd-變異的稀有鮈鯽斑馬魚替代品中的jingzi

在之前的研究中，我們通過(guò)結(jié)合 CRISPR/Cas9 基因敲除技術(shù)和同種異體 PGCT 在斑馬魚中成功生成了供體來(lái)源的基因組編輯配子。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證SSCT“借腹生殖"能否在遺傳距離較大（如跨亞科及以上遺傳距離）的不同物種間實(shí)現(xiàn)，我們選擇了對(duì)大腦和背部發(fā)育至關(guān)重要的兩個(gè)基因——pou5f3和 慢性病 ，通過(guò)比較SSCTjingzi和稀有鮈鯽jingzi的轉(zhuǎn)錄組，SSCs 被純化并用于異種 SSCT 進(jìn)入斑馬魚替代物。研究驗(yàn)證了稀有鮈鯽通過(guò) CRISPR/Cas9 靶向 SSCT 技術(shù)，可以在相對(duì)較短的成熟期內(nèi)在斑馬魚宿主中有效地獲得突變jingzi。

當(dāng)移植的斑馬魚在 3 mpf 長(zhǎng)到成年時(shí)，通過(guò)將它們與 WT 斑馬魚雌性一一交配來(lái)篩選出 SSCT 陽(yáng)性個(gè)體。為了評(píng)估 SSCT 陽(yáng)性雄性產(chǎn)生的jingzi的突變效率，分析了 SSCT 陽(yáng)性雄性和斑馬魚雌性雜交的每個(gè)胚胎的靶序列。

令人驚訝的是，SSCT jingzi的突變效率在10 個(gè)pou5f3-變異的稀有鮈鯽jingzi中都達(dá)到了 100%。此外，51.8%的后代表現(xiàn)出典型的表型，軀干縮短，尾巴異常。（圖 7B, c) 表型分析表明，C1 胚胎在 30 hpf 時(shí)顯示出正常的腦結(jié)構(gòu)，包括頂蓋（t）、小腦（c）、后腦（h）和耳板（o）（圖 7B, b')，而在 C2 胚胎中，后腦是雜亂無(wú)章的（圖 7B, c', 紅色箭頭），耳板縮小，僅包含一個(gè)耳石（圖 7B，c'，藍(lán)色箭頭）。α-微管蛋白染色進(jìn)一步證實(shí)了 C2 胚胎在 2 dpf 時(shí)腦結(jié)構(gòu)的紊亂（圖 7C）。這些結(jié)果與在斑馬魚中的結(jié)果一致。

圖7 高效生產(chǎn)基因組編輯稀有鮈鯽斑馬魚替代品中的jingzi

5、SSCT jingzi與 稀有鮈鯽轉(zhuǎn)錄組的jingzi

為了揭示SSCTjingzi和稀有鮈鯽轉(zhuǎn)錄組的jingzi在分子水平上的差異，通過(guò)RNA-seq 進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)量有限的 54 個(gè) DEG中，47 個(gè) DEG顯著上調(diào) ，上調(diào)的 DEG 主要代表 SSCT jingzi中存在斑馬魚基因組衍生的轉(zhuǎn)錄本， 7 個(gè) DEG顯著下調(diào)。

令我們吃驚的是，47 DEG 中的大多數(shù)在 SSCT jingzi樣本中表現(xiàn)出*的表達(dá)水平，表明斑馬魚性腺體細(xì)胞的一些轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可能通過(guò)某種方式被轉(zhuǎn)運(yùn)到了SSCTjingzi細(xì)胞中，從而影響了“借腹生殖"所產(chǎn)生的稀有鮈鯽jingzi的形態(tài)和行為特征。

為了揭示DEGs參與了哪些生物學(xué)功能，我們對(duì)上調(diào)的DEGs進(jìn)行了基因本體（GO）富集分析，發(fā)現(xiàn)unigenes可以顯著富集到幾個(gè)功能項(xiàng)中，例如核糖核蛋白復(fù)合物生物發(fā)生、肌動(dòng)蛋白聚合或解聚，以及對(duì)氧化應(yīng)激的反應(yīng)（圖 8C）。SSCT jingzi中斑馬魚衍生轉(zhuǎn)錄本的存在可能是 SSCT jingzi和jingzi之間的形態(tài)和行為差異的原因。

圖8 SSCT jingzi和jingzi之間的轉(zhuǎn)錄組學(xué)差異

三、討論

近來(lái)，通過(guò)結(jié)合CRISPR/Cas9基因敲除和PGCs移植技術(shù)，我們成功地生成了F1代純合突變致死基因的斑馬魚母源合子突變體。在目前的研究中，通過(guò)利用魚類SSCT實(shí)現(xiàn)了亞科物種間的“借腹生殖"，并成功獲得了跨亞科物種來(lái)源的經(jīng)基因編輯的SSCT jingzi，這是第一份關(guān)于通過(guò)兩種魚類之間的替代親體技術(shù)生產(chǎn)基因組編輯配子的報(bào)告，為斑馬魚母源基因的功能研究開辟了一條新的途徑。

在以往的魚類替代生殖研究中，不同來(lái)源的供體細(xì)胞已被用于種系移植，如含 PGC 的胚盤細(xì)胞、單個(gè) PGC、SSC 或 OSC，并開發(fā)了不同的移植方法，如腹腔移植魚幼蟲和生殖器孔移植到成魚。已有研究表明，不同種系供體和移植方法的不同組合可實(shí)現(xiàn)不同個(gè)體或不同物種間的移植，且成功率通常與供體物種與宿主物種之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系距離呈負(fù)相關(guān)。在所有組合中，SSCT進(jìn)入魚幼蟲腹腔被認(rèn)為是替代繁殖的可選策略，因?yàn)镾SC可以很容易地分離、培養(yǎng)、冷凍保存甚至在冷凍保存后擴(kuò)展。然而，當(dāng)供體和宿主物種來(lái)自不同的亞科或系統(tǒng)發(fā)育距離較長(zhǎng)的兩個(gè)物種時(shí)，尚未有成功的SSCT報(bào)道。

在本研究中，雖然斑馬魚和稀有鮈鯽來(lái)自不同的亞科，甚至這兩種魚的繁殖時(shí)間也不同（稀有鮈鯽通常在晚上產(chǎn)卵，而斑馬魚在早上產(chǎn)卵），我們證明稀有鮈鯽SSCs 可以在宿主斑馬魚中成功定殖、增殖和分化，終導(dǎo)致有效產(chǎn)生功能性jingzi的斑馬魚。 通過(guò)生殖細(xì)胞誘導(dǎo)、SSCs分離、SSCT成功指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)等一系列優(yōu)化步驟，顯著優(yōu)化了SSCT的成功率。因此，我們的研究進(jìn)一步將 SSCT 的成功擴(kuò)展到了屬于不同亞科的兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)育較遠(yuǎn)的物種。

GSCs 在代理宿主中的定殖、增殖和分化的進(jìn)程對(duì)于代理繁殖的終成功至關(guān)重要，因此應(yīng)清楚地描述和表征這一進(jìn)程的每一步。然而，在以前的魚類替代繁殖研究中，這種生物學(xué)過(guò)程很少被描述和研究。我們的研究中，通過(guò)使用組織學(xué)的組合、免疫化學(xué)以及 RNA技術(shù)，廣泛研究了替代性腺的發(fā)育，并將其與宿主斑馬魚和供體的發(fā)育進(jìn)行了比較。

研究表明，替代精巢的發(fā)育時(shí)間和整體形態(tài)與宿主斑馬魚相似，替代精巢是由來(lái)自稀有鮈鯽和斑馬魚的精巢體細(xì)胞（Leydig 細(xì)胞和 Sertoli 細(xì)胞），這進(jìn)一步揭示了控制不同魚類精巢發(fā)育和jingzi發(fā)生的信號(hào)通路的保守性。

在“借腹生殖"技術(shù)領(lǐng)域，限制其廣泛應(yīng)用的主要障礙應(yīng)該是GSCT的低成功率。為了獲得高的 SSCT 成功率，我們從供體和宿主兩個(gè)方面對(duì)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。一方面，我們發(fā)現(xiàn) 4 dpf 幼蟲適合替代宿主，因?yàn)?SSCT 后可以同時(shí)獲得相對(duì)較高的生育率和可接受的死亡率，這就解決了之前遇到的存活率和移植效率之間的悖論；另一方面，將 mRNA 注射到供體胚胎中以誘導(dǎo)額外的 PGC，當(dāng) 4 dpf 斑馬魚幼蟲作為受體時(shí)，異種 SSCT 的成功率提高到 31.7%。該數(shù)據(jù)高于使用 2 周齡不育雜交幼蟲作為受體的斑馬魚同種異體卵巢生殖細(xì)胞移植 (OGCT) 獲得的成功率 (18%)，甚至略高于斑馬魚同種異體 SSCT 在使用白消安治療的成體作為接受者時(shí) (30%)，或 9–10 dpf 死路- 敲除幼蟲作為接受者 (5%) 。為了進(jìn)一步提升SSCT技術(shù)的成功率，體外- 擴(kuò)增的 SSC 可能被視為異種 SSCT 的供體，并且免疫缺陷宿主可用于維持 SSCT 性腺發(fā)育中的免疫穩(wěn)態(tài)。

在我們的研究中，RNA-seq 分析表明 SSCT jingzi中存在源自斑馬魚的轉(zhuǎn)錄本，表明 SSCT 精巢中 RNA 的體細(xì)胞到種系傳遞，類似于小鼠精巢發(fā)育中的一些新發(fā)現(xiàn)，以及C. 線蟲 。需要進(jìn)一步研究以確定性腺體細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的 RNA 如何轉(zhuǎn)運(yùn)到 SSCT jingzi中，以及轉(zhuǎn)運(yùn)的 RNA 如何影響 SSCT jingzi的發(fā)育、形態(tài)和功能。該研究也是利用“借腹生殖"技術(shù)產(chǎn)生異種來(lái)源的基因編輯配子，這為利用該技術(shù)定制未來(lái)養(yǎng)殖魚類的配子奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

文丨Fenghua Zhang, Yongkang Hao, Xianmei Li, Yi Li, Ding Ye, Ru Zhang,Xiaosi Wang, Mudan He, Houpeng Wang, Zuoyan Zhu & Yonghua Sun

來(lái)源丨部分內(nèi)容綜合自《中國(guó)科學(xué)雜志社》

DOI丨doi、org/10.1007/s11427-021-1989-9