第一次用冷冻干燥保存的体细胞克隆出小鼠

之前在某弹幕网站上，看到一位美食区的up主出资2.4万买了一台真空冻干机做牛肉面……

冻干机以超低温冻结后再在真空环境里加热，去除材料的水分，可以最大程度上保持材料的风味，可以为宇航员提供更多的食物选择。现在，该技术也被用于存储DNA和细胞信息。

由于成功率低至0.2%，细胞冻干在成为标准克隆和储存策略之前还有很长的路要走，但这一方向的前景非常诱人。

“维持生物多样性是一项必不可少的任务，但使用液氮将生殖细胞作为遗传资源储存起来既困难又昂贵，并且在灾难期间很容易被破坏。”由日本山梨大学的 Sayaka Wakayama领导的研究团队在新论文中写道。

“在这里，我们表明冷冻干燥的体细胞可以产生健康、可育的克隆体，这表明这种技术对于建立可替代的、更便宜的、更安全的无液氮生物库解决方案可能很重要。”

冷冻干燥是一个温和但激烈的过程。想象一下，在将某物置于真空室之前，将其分几个阶段冷冻，直至约-80摄氏度。

该过程将水变成冰，又保证没有大的冰晶刺穿细胞壁；接着低压将水从固体直接变成气体，然后被真空泵抽出。反复几次，直到材料变得又轻又脆，但其大部分结构仍然完好无损。

冷冻干燥主要用于食品工业，它可以保持营养和风味的完整性。它也用于医药产品，甚至有时用于动物标本剥制术。

一旦需要重新利用冻干物品，就可以对其进行再水化(直接泡水里)，从而保持许多特性不变。这是一个非常简单的过程，但是处理活细胞然后用于克隆，那就是另一回事了。

到目前为止，同一团队已尝试过将冻干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。两者都产生了后代，尽管成功率很低。

研究人员在论文中写道：“冷冻干燥可能是以安全、低成本和不受地点限制的方式长期保存遗传资源的最佳方式。然而，迄今为止，可在冻干后产生后代的唯一细胞是成熟的精子。”

克隆动物时，需要一个具有动物所有 DNA 的非生殖细胞(称为体细胞)。然后可以将这个充满 DNA 的细胞核包裹插入卵细胞中，一顿操作，我们就可以进入培养胚胎的过程。

克隆并不是为未来储存遗传物质的最简单方法，但它确实可以让我们拥有动物的全部遗传物质，而不仅仅是生殖细胞里的一半DNA。

目前，用于生物库或其他目的的体细胞和生殖细胞可以储存在液氮中，液氮保存可以快速升高温度以使细胞恢复活力。

但研究人员想了解冷冻干燥的潜力，因此他们使用了小鼠体细胞(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，每一步都正确执行的概率只有0.2%。这使得该方法比克隆羊多莉的技术的成功几率更低，后者只有 0.4% 。

一些小鼠也不是健康的克隆体，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 染色体并从男性变为女性，因此需要做更多的研究来微调。

话虽如此，如果最终提高成功率，那么能够使用这种退化的细胞和 DNA 克隆动物也将是一个福音。随着时间的推移，即使是保存最好的 DNA 也会降解；如果我们想在克隆灭绝的动物方面取得成功，我们需要更好地从不完整或退化的 DNA 中克隆。

未来看起来很有趣。

该研究已发表在《自然·通讯》上。

https://www.sciencealert.com/this-magnetic-material-freezes-when-heated-in-a-reversal-of-our-expectations

Recommend