在生物醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，豬多能干細(xì)胞和基因編輯技術(shù)正成為推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步的關(guān)鍵力量。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院在過(guò)去40年中，通過(guò)不懈的探索和創(chuàng)新，在這一領(lǐng)域取得了令人矚目的成就。近日，生物學(xué)院吳森和韓建永教授團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》上發(fā)表了題為“豬多能干細(xì)胞與基因編輯技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用”的綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了該團(tuán)隊(duì)在豬多能干細(xì)胞和基因編輯技術(shù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，揭示了這些技術(shù)在動(dòng)物育種和疾病模型構(gòu)建中的巨大潛力。

豬多能干細(xì)胞包括胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，因其在自我更新和多向分化方面的強(qiáng)大能力，成為研究胚胎發(fā)育、疾病模型構(gòu)建和細(xì)胞治療的重要工具。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院韓建永教授團(tuán)隊(duì)在豬多能干細(xì)胞的多能性調(diào)控和建系技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了適用于家畜多能干細(xì)胞的3iLAF培養(yǎng)體系，成功建立了穩(wěn)定的豬胚胎干細(xì)胞系和不依賴外源基因的豬誘導(dǎo)多能干細(xì)胞系。這些成果不僅為豬多能干細(xì)胞的基因組穩(wěn)定性和長(zhǎng)期培養(yǎng)提供了保障，還為后續(xù)的基因編輯和疾病模型構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。

在應(yīng)用方面，豬多能干細(xì)胞展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。例如，將豬多能干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為精原干細(xì)胞樣細(xì)胞，可以為家畜育種提供新資源；將豬胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為肌肉和脂肪組織，可以為解決畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展和食品安全問(wèn)題提供新途徑；此外，豬胚胎干細(xì)胞還在育種中發(fā)揮了核心作用，其可耐受多次連續(xù)基因編輯，可以作為核移植的供體細(xì)胞，成功生產(chǎn)成活的胚胎干細(xì)胞來(lái)源的多基因編輯克隆仔豬，為實(shí)現(xiàn)快速遺傳改良和瀕危物種保護(hù)提供新思路。

基因編輯技術(shù)：畜牧育種與人類疾病模型構(gòu)建的關(guān)鍵

基因編輯技術(shù)的發(fā)展為生物醫(yī)學(xué)研究帶來(lái)了革命性的變化，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院在基因編輯技術(shù)的優(yōu)化和應(yīng)用方面取得了多項(xiàng)突破性成果。吳森教授團(tuán)隊(duì)利用鋅指核酸酶和CRISPR/Cas9系統(tǒng)等編輯工具，成功開發(fā)了一系列模擬人類疾病的模型豬。這些模型涵蓋了從代謝性疾病到遺傳性疾病的多種病理狀態(tài)，為研究人類疾病機(jī)制和開發(fā)新型治療方法提供了寶貴的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。值得一提的是，該團(tuán)隊(duì)不僅在傳統(tǒng)的CRISPR系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，還開發(fā)了哺乳動(dòng)物CRISPR文庫(kù)的篩選方法、HIT-trapping系統(tǒng)、MITI-Cas12a系統(tǒng)和高效率、低脫靶的Dvu型I-C CRISPR系統(tǒng)，創(chuàng)新性地引入了超小型TnpB編輯器，進(jìn)一步擴(kuò)展該編輯器的應(yīng)用場(chǎng)景。這些技術(shù)的創(chuàng)新不僅為疾病模型構(gòu)建、抗病育種和再生醫(yī)學(xué)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，也為基因編輯技術(shù)的未來(lái)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

未來(lái)展望：為家畜育種和人類健康做出更大貢獻(xiàn)

盡管中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院在豬多能干細(xì)胞和基因編輯技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，基因編輯技術(shù)的精確性和效率仍有待進(jìn)一步提高，多能干細(xì)胞的長(zhǎng)期培養(yǎng)的穩(wěn)定性也需要更深入的研究。未來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院將繼續(xù)致力于開發(fā)新的基因編輯工具，優(yōu)化培養(yǎng)條件，探索基因編輯技術(shù)在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。通過(guò)這些努力，學(xué)院期望為人類健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的改善，推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院在豬多能干細(xì)胞和基因編輯技術(shù)領(lǐng)域的研究成果，不僅展現(xiàn)了我國(guó)在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力，也為生物醫(yī)學(xué)研究提供了新的思路和方法。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，我們有理由相信，這些創(chuàng)新技術(shù)將在未來(lái)為人類健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院郅明雷、高菲為該論文第一作者，韓建永教授、吳森教授為該論文的共同通訊作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院杜旭光教授、博士研究生陳心澤、張孟喬、梁楚悅也為此文章做出了重要貢獻(xiàn)。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃、中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目、畜禽生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題、拼多多-中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究基金資助科研項(xiàng)目的支持。

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