冷冻大鼠染色体在小鼠体内被“复活”中国科学报

专注于物种复活的美国生物技术公司Colossal Biosciences可能即将被超越。近日一项发表于《科学报告》的研究中，日本科学家将一只深度冷冻超一年的大鼠染色体成功转移到活的小鼠细胞中，并培育出了体内部分细胞含有一条大鼠染色体的小鼠。这或许使在活细胞中复活猛犸象染色体成为可能。

“一旦我们完善了这项技术，就会在大象细胞上进行测试。”日本山梨大学的Teruhiko Wakayama说，“如果我们成功将大象染色体引入小鼠胚胎干细胞，我们当然想尝试猛犸象的。”

该团队的首要目标是在活体动物中研究灭绝动物基因的活性，这比仅仅分析基因序列能揭示更多信息。同时，相关技术可能有助于物种保护和灭绝物种复活工作。比如，我们有2004年灭绝的夏威夷蜜旋木雀的冷冻组织。这意味着，染色体活体转移技术对其复活至关重要。

动物的基因组被分成称为染色体的片段。当细胞分裂时，这些长链DNA会高度折叠，形成教科书上经典的杆状染色体。这些所谓的凝聚染色体，可以在不损伤活细胞的情况下被观察到，例如向与缠绕在DNA四周的蛋白结合的抗体添加色素。

Wakayama是克隆羊多利诞生后不久，首位用核移植技术克隆小鼠的人。此次，其团队采用了类似的方法，通过提取一个细胞核并将其注入一个卵子中触发染色体凝聚。然后，他们用酶处理这个卵子，帮助分离染色体，接着用一根微小的空心针抽取一条染色体，将其注入第二个卵子。如果这个卵子发育成胚胎，那么胚胎中的所有细胞，即胚胎干细胞，都将含有这条额外的染色体。

在上述技术开发成功后，Wakayama又用经基因改造能发出绿色荧光的大鼠进行了尝试。他利用从一只深度冷冻超一年的大鼠尾部提取的血细胞，成功培养出含有该基因改造大鼠一条额外染色体的小鼠胚胎干细胞。在将这些细胞注入正常小鼠胚胎，并植入雌性小鼠体内后，产生了部分细胞含有大鼠染色体的嵌合体小鼠。它们外表看起来与正常小鼠无异，但在紫外光下，其中一些细胞会发出绿色荧光。

Wakayama团队曾尝试培育所有细胞都含有额外大鼠染色体的小鼠，但未成功。此外，目前该技术仅对大鼠9号染色体有效。如果添加其他染色体，卵子就不会发育成胚胎。这可能是因为其他大鼠染色体上的基因活性会干扰胚胎发育。若是如此，团队可能不得不尝试以类似雌性哺乳动物细胞中两条X染色体之一失活的方式来添加染色体上的基因。但Wakayama希望不要走到这一步。“我们目前在尝试各种方法，以提高成功率。” Wakayama团队已从动物园获取了冷冻象组织样本用于测试。Wakayama还在与一个曾成功提取并研究名为Yuka的2.8万年前猛犸象细胞核的团队商议，尝试用猛犸象染色体进行该实验。尝试用这些细胞克隆猛犸象是行不通的，因为DNA损伤太严重了。但Wakayama希望提取出单条染色体，从而在活细胞中对其进行研究。

Wakayama并非首个创造带有额外染色体的活体动物的人。2022年，日本的另一个团队培育了添加有一条人类21号染色体的大鼠，以研究唐氏综合征。然而，该技术涉及大量的基因改造，对于保护应用来说，这既不可取也不可行。