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世界首例機器人“操刀”的克隆豬在天津誕生

瀏覽次數: 日期:2017/7/4 18:12:47

幸运武林直播 www.emufl.com 作者:中新網 發表于:2017-07-04 15:12:30

近日,經過兩個多月的漫長等待,一份特殊的“親子鑒定”報告出爐,13頭克隆小豬與“代孕”母親無血緣關系,僅與供體細胞存在“親子關系”。這從醫學上證明了,世界首例機器人操作的體細胞克隆豬在中國天津誕生。

經過110天孕育,4月26日、29日,兩頭普通的“代孕”母豬先后順利產下了13頭健康的純種小長白豬。較之以往“手工操作”克隆技術,此次機器人的自動化“操刀”,用力更小,對細胞傷害更少,更高精度的操作將體細胞克隆技術成功的關鍵指標“囊胚率”從10%提高至20%。這一數據令全球同行驚訝不已。

“機器人操作體細胞克隆豬”研究來自南開大學機器人所趙新教授領導的跨學科研究團隊,天津市畜牧獸醫研究所是主要合作單位。南開大學機器人所研發多年的“面向生物醫學工程的微操作機器人系統”,曾獲2002年度國家技術發明二等獎。此次克隆豬的誕生,也是時隔15年后,該技術獲得的又一重大突破。

體細胞克隆是改良生物品種的經典方法之一。它將普通品種卵母細胞的細胞核去除后,注入優良品種的體細胞。這種方法的優勢在于獲得的后代一定是優良品種。然而,成功率極低,成為體細胞克隆技術發展的瓶頸。

“作為最復雜的微操作之一,體細胞克隆技術急需實現機器人化。通過機器人化體細胞核移植操作,提高后續細胞培養成功率,進而提高整個體細胞克隆技術的成功率,是我們面臨的真正挑戰?!閉孕濾?。

針對上述問題,南開大學研究團隊面向生命科學發展需求展開科研攻關,研制出具有可視化、微創化、定點化、定量化功能,集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀,利用該儀器實現了機器人化的細胞核移植流程。

據介紹,基于機器人微操作的體細胞克隆技術的關鍵難點在于,如何最大限度地減少對細胞的傷害。南開大學團隊設計并實現了機器人化的細胞核移植流程,包括卵母細胞撥動尋找極體、抽核和體細胞注入三部分。

科研人員通過分析微操作工具與細胞接觸過程中的細胞受力情況,分別實現了基于最小力的細胞撥動與抽核,保證了細胞核移植操作過程中細胞受力最小?!笆侄僮韃Χ赴?,細胞最大變形30至40微米,經過計算后的機器人操作細胞最大變形降低至10到15微米。如果以往的力度是‘一記重拳’,那么現在就是‘輕輕一推’?!閉孕陸檣?,該微操作系統采用基于平衡壓模型的操作,也讓抽取細胞核的過程更加“可控”“溫柔”。

實驗結果表明,基于最小力的細胞撥動方法顯著減少了對細胞的傷害;后續細胞培養表明,與人工操作相比,基于最小力的細胞抽核操作,細胞后續發育率顯著更高。

“最令人興奮的是,在體外實驗中我們采用這套微操作平臺對53個卵母細胞進行核移植,其中11個重構胚發育成為標志著克隆成功的囊胚,發育率達到21%。而此前體細胞克隆的囊胚率始終維持在10%左右?!閉孕濾?。

為了讓這項技術“開花結果”,南開大學科研團隊,將該核移植方法應用于整個克隆豬流程,先后完成了數千例核移植操作,來驗證方法的有效性。2017年1月初,分四批完成了510例核移植操作,并將這510枚克隆胚胎移植到6頭母豬體內。最終,兩頭母豬順利受孕,并與4月26、29日分別產下7頭、6頭,共計13頭健康的克隆豬。

“我們的研究第一次從細胞的發育角度指導微操作,通過細胞受力將微操作過程與細胞發育結果建立聯系。這套方法的推廣可進一步提高微操作技術對整體生物過程的貢獻??梢栽ぜ?,在輔助生育、動植物品種改良以及大眾醫療、家畜生產等領域具有很好的應用前景?!閉孕濾?。

據了解,該項目獲得國家重大科研儀器研制專項、“863”計劃先進制造領域、天津市智能機器人重大科技專項支持。

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