長期以來，受到高強度人類活動的影響，長江流域生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，導致中國特有物種、國家一級重點保護動物白鱘功能性滅絕，長江水生生物的另一個旗艦物種——中華鱘也處于極度瀕危狀態(tài)。日前，中國水產科學研究院長江水產研究所相關團隊在鱘魚生殖干細胞移植方面取得了系列進展，有望實現通過長江鱘代孕產生中華鱘配子。
據介紹，中華鱘自2013年開始出現自然繁殖中斷，2017-2021年連續(xù)中斷。雖然目前已突破中華鱘全人工繁殖技術，但是每年性成熟親本數量有限，制約了其繁殖后代的數量和增殖放流的規(guī)模。因此，研發(fā)中華鱘等瀕危魚類種質資源保存和物種保護新技術十分必要和迫切的。
生殖干細胞移植，也被稱為“借腹懷胎”技術，是指將供體的生殖干細胞移植到同種或異種受體體內，供體生殖干細胞嵌合到受體性腺，經過增殖、分化并最終發(fā)育為功能性的配子。該技術在魚類種質資源保存、珍稀瀕危魚類保護、苗種高效繁育、性控育種等方面具有巨大的應用前景。
在前期的研究中，長江所魚類生殖發(fā)育與細胞工程研究團隊建立了以長江鱘為受體的鱘魚生殖干細胞移植技術體系。雖然白鱘已功能性滅絕，但也不能完全排除未來發(fā)現白鱘的可能性。研究團隊選取了現存27種鱘形目魚類中與白鱘親緣關系最近的匙吻鱘為研究對象，開展了匙吻鱘精原干細胞移植研究，為白鱘的物種恢復儲備有效的技術。
研究團隊將純化的匙吻鱘精原干細胞移植到長江鱘仔魚，移植后2個月，檢查發(fā)現嵌合率達到了85.71%，且嵌合的供體精原干細胞的數目遠多于受體內源生殖細胞的數目。進一步研究發(fā)現，供體精原干細胞在受體性腺處于增殖狀態(tài)，且在受體長江鱘性腺存活時間可達7個月。這些結果為將來可能開展白鱘生殖干細胞移植研究積累了關鍵數據。
目前現存鱘形目魚類共27種，是魚類中最瀕危的類群，其中63%的物種處于極度瀕危狀態(tài)。在魚類卵子和胚胎冷凍保存技術尚未突破之前，攜帶雙親遺傳信息且具有分化為兩性配子潛能的生殖干細胞成為魚類種質資源冷凍保存的關鍵。
研究團隊以匙吻鱘的性腺組織為研究對象，系統地篩選了滲透性冷凍保護劑、非滲透性冷凍保護劑、脂類及蛋白類物質，將得到的細胞數目和活性進行比較，獲得了合適的性腺組織冷凍保存配方，并把利用該方法凍存時間長達1年的性腺組織制備得到的生殖干細胞移植到受體長江鱘，發(fā)現凍存的供體生殖干細胞仍然能夠嵌合到受體性腺并增殖。進一步研究發(fā)現，該冷凍保存液配方和程序也可以有效地應用于中華鱘和長江鱘性腺組織冷凍保存。這些結果表明，研究團隊建立了鱘魚種質資源冷凍保存的有效方法。
盡管建立了以中華鱘卵原干細胞為供體和長江鱘仔魚為受體的生殖干細胞移植技術體系，但嵌合率較低且嵌合的供體生殖干細胞數目較少。為解決這一問題，結合已建立的鱘魚性腺組織冷凍保存技術，研究團隊從凍存1年的中華鱘精巢制備精原干細胞，移植到出膜7-8天長江鱘仔魚，移植后2個月檢查發(fā)現，供體嵌合率達81.25%，且平均嵌合的供體精原干細胞的數目是受體內源生殖細胞的2倍。在隨后的2個月，嵌合的供體精原干細胞在受體性腺增殖了2-3次。
研究人員表示，在移植18個月后，仍有75.00%的受體長江鱘含有供體中華鱘的DNA，表明將有望實現通過體型小且性成熟周期短的長江鱘代孕產生體型大且性成熟時間長的中華鱘配子。
近日，相關研究結果在Marine Biotechnology雜志上發(fā)表。研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助，由水科院長江水產研究所和日本金沢大學合作完成。
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