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世界上首例机器人克隆猪在天津出生

时间:2020-01-16

经过两个多月的等待,一份特殊的“亲子鉴定报告”发布:13头克隆小猪与“代孕”母猪没有血缘关系,只有与供体细胞的“亲子关系”,这从医学上证明了世界上第一只机器人操作的体细胞克隆猪诞生在中国天津。

怀孕110天后,两只普通的“代孕”母猪成功产下13只健康纯种长白猪。与以前的“人工操作”克隆技术相比,机器人的自动“操作”力量更小,对细胞的损伤更小。更高精度的操作将体细胞克隆技术成功的关键指标“胚泡率”从10%提高到20%。这些数据让全球同行感到惊讶。

核移植过程的机器人化

对“操纵体细胞克隆猪的机器人”的研究来自南开大学机器人研究所赵鑫教授领导的跨学科研究团队,以天津畜牧兽医研究所为主要合作单位。南开大学机器人研究所多年开发的“生物医学工程微操作机器人系统”获得2002年国家技术发明二等奖。克隆猪的诞生是15年后的又一个重大突破。

体细胞克隆是改良生物品种的经典方法之一。它从普通品种的卵母细胞中去除细胞核,并注入优良品种的体细胞。这种方法的优点是后代必须是优良品种。然而,极低的成功率已经成为体细胞克隆技术发展的瓶颈。针对上述问题,南开大学研究团队开展了科学研究,开发了集检测、分析和操作于一体的具有可视化、微创、定点和定量功能的原位显微分析和操作仪器。利用该仪器实现了机器人核移植过程。

据介绍,基于机器人显微操作的体细胞克隆技术的关键难点在于如何将细胞损伤降至最低。南开大学团队设计并实现了一个机器人核移植过程,包括三个部分:拨卵寻找极体、细胞核提取和体细胞注射。

细胞核的提取更加可控和温和。

科研人员通过分析微操作工具与细胞接触过程中的细胞应力,分别实现了基于最小力的细胞戳戳和提取,从而保证了核移植操作中的最小细胞应力。“当人工操作电池时,电池的最大变形为30至40微米,并且机器人操作的电池的计算最大变形减小到10至15微米。如果说之前的努力是一个沉重的打击,那么现在是一个轻推。”赵鑫介绍说,微操作系统采用基于平衡压力模型的操作,这也使得核提取过程更加“可控”和“温和”。

实验结果表明,基于最小力的细胞戳戳方法显着降低了对细胞的损伤;后续细胞培养表明,与手工操作相比,?谧钚×Φ南赴颂崛〔僮骶哂邢灾叩暮笮赴⒂省?

“最令人兴奋的是,在体外实验中,我们利用这个显微操作平台对53个卵母细胞进行了核移植,其中11个重构胚胎发育成胚泡,标志着克隆成功,发育率为21%。然而,体细胞克隆的胚泡率至今仍保持在10%左右。”赵鑫说道。

克隆猪使技术“开花结果”

为了使这项技术“开花结果”,南开大学科研团队将核移植方法应用到克隆猪的整个过程中,先后完成了数千次核移植操作,以验证该方法的有效性。今年1月初,510个核移植分四批完成,510个克隆胚胎被移植到6头母猪身上。最后,这两只母猪成功怀孕,并在4月26日和29日共产下13只健康的克隆猪。

“我们的研究首次从细胞发育的角度指导显微操作。显微操作过程通过细胞应激与细胞发育结果相联系。该方法的推广可以进一步提高微操作技术对整个生物过程的贡献。可以预测它将有很好的应用前景

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