从表面上看，哆啦美只是一只普通的老鼠。 她长到了健康的体重，有了自己的幼崽，并在她两岁生日时自然死亡——大约是人类的 70 岁，对于实验室老鼠来说完全不例外。
除了一件事：多拉米是从冻干细胞中克隆出来的。 而且不仅仅是任何细胞——她是从体细胞（构成我们身体的细胞）而不是精子或卵子中克隆出来的。
多拉米是几十年来推动使用克隆作为保护生物多样性的一种方式的最新尝试。 的胜利 多莉的羊 清楚地表明，使用生殖细胞使动物复活是可能的。 从那时起，恢复已灭绝动物或对现有动物进行生物储存的梦想一直吸引着科学家的想象力。 保存物种DNA的一种有效方法是将精子储存在液氮中。 在大约 -320 华氏度的温度下，细胞可以及时冷冻多年。
但是有一个小问题。 从濒临灭绝的动物身上收集生殖细胞——委婉地说——极其困难。 相比之下，刮掉一些皮肤细胞或剃掉一些皮毛相对简单。 这些细胞含有动物的完整 DNA，但它们很脆弱。
这项新的研究由日本山梨大学的 Teruhiko Wakayama 博士领导，实现了从精子到皮肤的飞跃。 该团队开发了一种能让任何高级餐厅厨师感到自豪的高科技配方，成功地从雄性和雌性供体收集的冻干体细胞中克隆了 75 只健康小鼠。 许多后代，包括多拉米，继续拥有自己的幼崽。
该技术的成功率最多约为 0.2%（低至 XNUMX%），远非有效。 但该战略开辟了一条通向更大图景的道路：我们有能力存储和潜在地恢复濒临灭绝物种的遗传变异。
至 本诺瓦克博士，Revive & Restore 的首席科学家，这项研究是一个值得欢迎的进步，尽管它并不完美。 “从保护的角度来看，创新生物库可再生组织类型的新方法是一个很大的需求......所以看到这种突破真的很令人兴奋，”他 说过.
生物保护食谱
细胞是挑剔的生物。 想象一个水团，微小的分子工厂被拴在气球状的墙壁上。 在没有保护的情况下冷冻细胞会导致含水成分形成尖锐的冰晶，从而损坏细胞的内部成分并刺破细胞壁。 当加热到正常温度时，就像泄漏的枕形一样，细胞没有生存的机会。
科学家们最终找到了保存细胞的成功秘诀：关键是添加化学防冻剂并将细胞储存在重金属液氮罐中。 细胞悬浮在盒子内的小瓶中，这些小瓶滑入塔状金属笼中。 根据细胞类型，它们可以保存多年。 问题？ 该设置昂贵，难以维护，并且容易出现电源故障。 任何中断都可能导致所有样本的灾难性损失。 对于生物多样性而言，在动物附近设置如此复杂的设置并不总是可行的。
必须有一个更好的方法。
多年前，和歌山发起了一场旨在突破细胞存储极限的运动。 他专注于一种特定的方法：冷冻干燥。 大多数背包客和宇航员都知道冷冻干燥细胞是一种保存食物营养的方法，结果证明它相对简单。 世纪之交，和歌山和他的团队 表明这是可能的 冷冻干燥精子进行繁殖。 食谱是如此的强大 保持精子活力 在国际空间站上呆了多年，同时受到环境辐射水平的轰炸。 这也导致 活的后代 在被扔进书桌抽屉后 一年 没有气候控制。
体细胞是另一回事。 与精子不同的是，构成我们身体的细胞更容易被水分子包裹住我们的 DNA 结构，而且细胞核更脆弱。 冷冻时，这意味着细胞会遭受更大的损伤，使它们无法用于克隆。
“迄今为止，唯一在冷冻干燥后产生后代的细胞是成熟的精子[精子]，”该团队写道。
新食谱
新工作实现了不可能：我们可以从冷冻干燥的体细胞中克隆动物吗？
在第一轮实验中，研究小组从通常支持卵细胞的雌性小鼠身上分离出细胞。 他们将细胞放入两种保护性化学物质中，并在液氮中冷冻干燥样品。 这并不漂亮：所有细胞的保护膜都破裂了，有破碎但相对完整的 DNA 的迹象。
继续前进，该团队随后在储存长达八个月后对冷冻样品进行了再水化。 他们从无生命的粉末中分离出细胞核，即容纳 DNA 的种子状结构，并将其移植到一个卵细胞中，该卵细胞的遗传物质已被吸出。 这就像用另一本书替换一本书的文本——完全改变了它的生物学意义。
它变得更加复杂。 这些最初的“编辑”卵细胞无法繁殖，可能是由于 DNA 和表观遗传损伤。 作为一种解决方法，该团队使用这些细胞形成了多个胚胎细胞系。 这些是有弹性的工人，在纠正 DNA 损伤方面特别有效。
一旦蓬勃发展，该团队就会吸出他们的遗传物质并将其注入黑色皮毛小鼠的卵子中。 由此产生的胚胎留给具有白色皮毛的小鼠——代孕母亲——发育。 所有由此产生的幼崽都长出了 DNA 供体闪亮的黑色皮毛，体重和生育能力完全正常。
“成熟后，我们随机选择了九只雌性和三只雄性克隆小鼠与正常的实验室小鼠交配，”该团队解释说。 在大约三个月的时间里，所有克隆的雌性老鼠都生下了下一代——四只爪子、胡须和老鼠的习性完好无损。 研究小组用尾巴尖端的皮肤细胞重复实验，克隆了另外十几只老鼠。
食谱并没有完全按计划进行。 在一项奇怪的试验中，该团队使用雄性小鼠的细胞克隆了下一代，所有的后代都变成了雌性。 深入挖掘，他们发现在这个过程中不知何故 Y 染色体——指定一个生物男性——丢失了，导致一个全女性 特米西拉岛. 对作者来说，这是过程中的一个转折点，但在实际使用中并不是一个井喷。 “这些结果表明，即使确实发生了 Y 染色体丢失，这种技术仍然可以用于极端情况下的可用遗传资源，例如几乎灭绝的物种，”他们说。
保护图书馆？
该技术远非完美。 这很乏味，成功率低，并且仍然需要冷冻储存温度，这使得它容易出现电网故障。
对于没有参与这项研究的赫特福德大学的阿莱娜·潘斯博士来说，最重要的问题是遗传物质可以储存多长时间。 “在这些条件下显示延长、无限期储存对于该系统提供有效的物种和样品长期保存至关重要，”她 说过.
作者同意还有更多的谜团。 与精子相比，身体可能更难修复体细胞中的 DNA 损伤，精子会消耗它们的能量来发育一个功能齐全的卵子。 他们的 表观遗传学——它调节基因如何打开或关闭——也可能由于不完整的重编程而混乱。
最终，这只是第一步。 与生殖细胞相比，体细胞更容易捕获，尤其是对于不育或幼年动物。 做起来更容易，更便宜是一个加号。 该团队现在正在寻求从尸体或粪便中捕获遗传物质以扩大范围。
“这项工作中描述的方法为现有的存储方法提供了一种替代方法，当然允许更高的温度将是一个很大的优势，”潘斯说。
图片来源： 和歌山等al./自然通讯
