“這一研（yán）究為我們（men）理解體細胞核移植技術的成功率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（huò）醫學獎獲得者約翰·格登（John Gurdon）告訴《知識分子》，“研究顯（xiǎn）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（tāi）的存活率可（kě）能大大提高。”

克（kè）隆的成功率一直很低，尤其在靈長類動物身上。今年年初報道的克隆猴“中中”、“華華”是（shì）低效率條件（jiàn）下（xià）存活的幸運兒（ér）——中國科學院上海神經科學研究所使用了127個卵細胞、21隻代孕猴子，才得到“中中”和“華華”。

如何（hé）提高克隆效率，是科學家們一直在探討的問題。

研究者通常（cháng）采（cǎi）用體細胞核移植技術實現克隆：把體細胞的細胞核取出來，放到一個去（qù）掉（diào）了（le）細胞核的卵細胞中，利用卵（luǎn）細胞中的環（huán）境，幫助體細胞的基因獲得非常類似於受精卵中的“狀態（tài）”。克隆的效（xiào）率不高，主要是供體細胞核的基因“狀態”出了問題。

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

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

核移植胚胎的（de）X染色體常常在（zài）Xist基因（yīn）的調控下失（shī）去活性。2010年，日本理化研究（jiū）所（RIKEN）的（de）小（xiǎo）倉（cāng）淳郎（ Atsuo Ogura）團隊報道，使（shǐ）用敲（qiāo）除（chú） Xist基因的細胞核可以將克隆的成功率提（tí）高8-10倍。

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

“張毅團隊通過聯用Kdm4d和基因敲除Xist，一度將克隆效率提高到20%，這（zhè）一可觀的數字意味著（zhe）今後體細胞核移植技術（shù）有望更加高效地應用於疾病機製的研究以及臨床藥（yào）物的篩選。”同濟大學生命科學與技術學院院長高紹（shào）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大差距。

對核移植胚胎和體外受精胚胎的跟蹤比較發（fā）現，差距出在著床之後。核移植胚（pēi）胎著（zhe）床後，形成的胎盤往往出現異常增大（dà），並且有半（bàn）數以上胚胎（tāi）在不同階段停止（zhǐ）了發育。

在此前的研究中，張毅（yì）和同（tóng）事發現，在胚胎發（fā）育的一些階段，來自母（mǔ）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（ān）基（jī）酸賴氨酸（K27）上的三甲基化（H3K27me3）修飾（shì）而被抑製，而位於父親染色體上的相應區域沒有被修（xiū）飾，從而使（shǐ）得這些區域編碼的基因僅從來（lái）自父親的染色體上表達。這一現象稱為“印跡”（imprinting）。

新的研（yán）究發現， 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（yòng）的基因（yīn）同時表達了來自兩個染色體的版本。這很可能是胎盤異常、發育停止等現象背後的原因之一（yī）。

研究者還發現，核移（yí）植胚胎（tāi）中（zhōng）H3K27me3印跡的缺失很可能來自供體細胞核本身，而（ér）不是發育過程導致的。因為相應區域在卵細胞的（de）細胞核中已有H3K27me3修飾，而在各種類型體細胞的細胞核中都沒有（yǒu）H3K27me3印跡。

那麽，如何修複H3K27me3印跡的異常？張毅和同事仍在研究。至（zhì）於修複後能（néng）將效率再提高多少，他謹慎地表示：“除（chú）非我們做了才能知道。”

“如果能看（kàn）到還有哪些過程限製了完全重編程（chéng），會（對克隆技術的發展）很（hěn）有幫（bāng）助。”約翰（hàn）·格登說。

知識分子小黑板

基（jī）因組印跡（genomic imprinting）

我們的每個基因都有（yǒu）繼承自父親和母親的兩份（fèn）。對於大（dà）多數基因來說，這兩份都（dōu）會表達。但在一些情況下，有些基因隻會表達其中的一份。有些基因通常表（biǎo）達（dá）繼承自父親的那一份，另一些通常表（biǎo）達繼承自母親的一份。這（zhè）種現象叫做基因組印跡。

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

參考文獻：

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（bào）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.