中国学者成功建立大熊猫iPSC细胞系
中国学者成功建立大熊猫iPSC细胞系
2024年9月20日，中国科学院广州生物医药与健康研究院刘晶研究组与成都大熊猫繁育研究基地合作，在Science Advances期刊在线发表重要研究成果，成功建立了大熊猫诱导多能干细胞（iPSC）细胞系。这一突破性进展不仅丰富了大熊猫干细胞生物学特性认知，更为大熊猫疾病治疗、胚胎和繁殖研究提供了新的途径。
大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）是中国特有的珍稀濒危动物，也是全球生物多样性保护的旗舰物种。随着在栖息地保护和圈养繁殖上的大量投入，大熊猫的种群数量得到了一定的恢复【1】。但是，大熊猫繁殖和保护依然面临着诸多挑战，例如孤立种群中的大熊猫的灭绝风险、大熊猫遗传资源保护手段的有限等【2-4】。这些问题强调了在大熊猫胚胎发育、繁殖和保护领域迫切需要先进的研究和创新方法。
近年来，诱导多能干细胞（iPSC）技术在保护濒危物种遗传资源和探索濒危物种的特征等方面的研究中应用的越来越广泛【5】。一方面，iPSC可以提供来自濒危物种的具有自我更新能力、可无限增殖的细胞资源；另一方面，iPSC还能够根据需要再生包括生殖细胞，神经细胞，骨细胞等各种细胞类型。目前，关于大熊猫iPSC的研究还十分的缺乏。因此，开发获取大熊猫iPSC的重编程方法并开展相关研究至关重要。
在此项研究中，研究团队成功地利用分离的大熊猫皮肤成纤维细胞重编程获得了诱导多能干细胞。这些干细胞不仅在体外培养条件下能够稳定增殖并保持其多能性，还能在体内和体外的分化条件下，产生不同类型的三胚层细胞，展现出很好的发育潜力。通过测序技术和生物信息学分析，研究团队对大熊猫iPSCs的转录组、表观遗传进行了全面解析，结果显示大熊猫iPSCs在具有植入后始发态干细胞的普遍基本特征外，还具有与其他物种不同的特异基因表达模式。同时，研究团队还对大熊猫iPSCs在体外维持条件进行了进一步的研究，开发了大熊猫iPSCs维持特异性培养条件并发现了其独特信号调控网络。
此次大熊猫iPSCs研究取得突破，丰富了大熊猫干细胞生物学特性认知，为大熊猫疾病治疗提供新途径。同时，大熊猫iPSCs也会促进胚胎和繁殖研究，为大熊猫遗传资源和种群保护奠定坚实基础。
中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员刘晶、成都大熊猫繁育研究基地研究员侯蓉和中国科学院广州生物医药与健康研究院助理研究员王鲁勤是本论文通讯作者。成都大熊猫繁育研究基地刘玉良研究员、中国科学院广州生物医药与健康研究院博士研究生张世豪为该文的共同第一作者。
参考文献
- WEI F, FAN H, HU Y. Ailuropoda melanoleuca (Giant Panda) [J]. Trends Genet, 2020, 36(1): 68-9.
- KONG L, XU W, XIAO Y, et al. Spatial models of giant pandas under current and future conditions reveal extinction risks [J]. Nature ecology & evolution, 2021, 5(9): 1309-16.
- YANG J, SHEN F, HOU R, et al. Genetic composition of captive panda population [J]. BMC genetics, 2016, 17: 1-9.
- LIU Y, CHEN J, FENG T, et al. The establishment of giant panda (Ailuropoda melanoleuca) fibroblast cell line [J]. In Vitro Cell Dev Biol Anim, 2022, 58(3): 194-8.
- SELVARAJ V, WILDT D E, PUKAZHENTHI B S. Induced pluripotent stem cells for conserving endangered species? [J]. Nat Methods, 2011, 8(10): 805-7.