“這一研究為我們理解體細胞核移植技術的成功率（lǜ）受到哪些限製做出了有用的貢獻。”英國發育生物學家、2012年諾貝爾生理學或醫學獎（jiǎng）獲得者約翰·格登（John Gurdon）告訴《知識分（fèn）子》，“研究顯示，通過同時克服H3K27me3修飾和它的印跡造成的抑製，核移植胚胎的存活率（lǜ）可能大大提高。”

克隆（lóng）的（de）成功率一直很低，尤（yóu）其在靈長類動物身上。今年年初報道的克隆猴“中中”、“華華”是低（dī）效率條件下存活的幸運兒——中國科學院上海神經科學研究所使（shǐ）用了127個卵細胞、21隻代孕猴子，才得（dé）到“中中”和“華（huá）華”。

如何提高克隆效（xiào）率，是（shì）科學家們一直在探討的（de）問題。

研究者通常采用體細胞核移植技術實現克隆：把（bǎ）體細（xì）胞的細胞核取（qǔ）出來，放到一（yī）個去掉了細胞核的卵細（xì）胞中，利用卵細胞中的環（huán）境，幫助體細（xì）胞的基因獲得非常類似於受精卵中的“狀態”。克隆的效率不高，主要是供體細胞核的（de）基因（yīn）“狀態”出了（le）問題。

組蛋白上的各種修飾可以影響基因的“狀態”。2012年，張毅團隊開始尋找體細胞核移植得到的小（xiǎo）鼠胚胎（以下簡稱“核移植胚胎”）中，哪些修飾出了錯。

2014年，他們發現（xiàn），發生在組蛋白H3上的第9個氨基酸賴氨酸（K9）上的三甲基化（trimethylation）修飾（H3K9me3）在核移植胚胎中存在異常。向核移植胚胎中注射移除這種修飾的蛋（dàn）白質Kdm4d的信使RNA，可以修複這一異常，將小鼠克隆的成功率從不到1%提高到8%左右。

核移植胚胎的X染色體常常在Xist基因（yīn）的調控下失去活性。2010年，日本理化研究所（RIKEN）的小倉淳郎（ Atsuo Ogura）團隊（duì）報道，使用敲除 Xist基因的細（xì）胞核可以將克隆的成功率提高8-10倍。

在7月19日發表的新研究中，張毅團隊報道，同時采取敲除Xist基因和注射Kdm4d 信使RNA兩種措施，可以使小鼠體細胞核移植克隆成功（gōng）率提高到20%左右。

“張毅團隊通過聯用Kdm4d和（hé）基因敲除Xist，一度將克（kè）隆效率提高到20%，這一可觀的數字意味著今後體（tǐ）細胞核移植技術（shù）有望更加高效地應用於（yú）疾病機製的研究以及臨床藥物（wù）的篩選。”同濟大學生（shēng）命科學與技術學院院長高（gāo）紹榮評論說。

不過，20%的效率離體外受精50%以上的成功率還有很（hěn）大差距。

對核移（yí）植胚胎和體外受精（jīng）胚胎的跟蹤比（bǐ）較（jiào）發現，差距出在著床之後（hòu）。核移植胚胎著床後，形成的（de）胎盤往（wǎng）往出（chū）現異常增大，並且有半數以上胚胎（tāi）在不同階段停止了發育。

在（zài）此前的研（yán）究中，張毅和同事發（fā）現，在胚胎發育的一些階段（duàn），來自母親的染色（sè）體上的某（mǒu）些（xiē）區域因為受到組蛋白H3上的第27個氨基酸賴氨酸（K27）上的三甲基化（H3K27me3）修飾而被抑（yì）製，而（ér）位於父親染色體上的相（xiàng）應區（qū）域（yù）沒有被修飾，從而使得（dé）這些區域（yù）編碼的基因僅從來自父親的（de）染色體上表達。這一現象稱（chēng）為“印跡”（imprinting）。

新的研究（jiū）發現， H3K27me3印跡在核移植胚胎中並不存在，導致一些在胎盤和胚胎發育過程中起關鍵作用的基因同時表達（dá）了來自兩個染色體的（de）版本。這很可（kě）能是胎盤異常、發育停止等現象背後的原因之一。

研究者還發現，核移植胚（pēi）胎中H3K27me3印（yìn）跡的缺失很可能來自供（gòng）體細胞核本身，而（ér）不是發育過（guò）程導致的。因為（wéi）相應區域在卵細胞的細胞核（hé）中已有H3K27me3修飾，而在各種類（lèi）型體細胞的細胞核中都沒有H3K27me3印跡。

那麽，如何修複（fù）H3K27me3印跡的異常？張毅和同事仍在研究。至於修複後能將（jiāng）效率再提（tí）高多少（shǎo），他謹慎地（dì）表示：“除非我們（men）做了才能知道。”

“如果能看到還有哪（nǎ）些過程限製了完全重編程，會（對克隆技術的發展）很有幫助（zhù）。”約（yuē）翰（hàn）·格登說。

知識分子小黑板

基因組印跡（genomic imprinting）

我們的（de）每個基因都有繼承自父親和母親的兩份。對於大多數基（jī）因來說，這兩份（fèn）都會表達。但在一些（xiē）情況下，有些基因隻會表達其中（zhōng）的一份。有些基因通常表達繼（jì）承自父親的那一份，另一些通（tōng）常（cháng）表達繼（jì）承自（zì）母親的（de）一份。這種（zhǒng）現象叫做基因組印跡。

來源：https://ghr.nlm.nih.gov/primer/inheritance/updimprinting

參考（kǎo）文獻：

1. Matoba, S. et al., Loss of H3K27me3 imprinting in somatic cell nuclear transfer embryos disrupts post-implantation development, Cell Stem Cell (2018), https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.06.008 （主要報道文獻）

2. Inoue, A. et al. (2017) Maternal H3K27me3 controls DNA methylation-independent imprinting. Nature 547, 419-424.

3. Matoba, S. et al. (2014) Embryonic Development following Somatic Cell Nuclear Transfer Impeded by Persisting Histone Methylation. Cell 159 (4), 884-895.