[发明专利]类胚体，基于细胞系的人工囊胚

说明书

技术领域

本发明属于生命科学领域。

背景技术

干细胞能够增殖、分化并组织成任何胚胎和成年器官和组织。因 此，它们对于医学来说极为重要。

干细胞可以通过从胚胎结构例如囊胚收获来获得。这需要牺牲妊 娠动物。此外，从胚胎收获干细胞破坏了收获它们的胚胎结构，并且 通常阻止该结构变成活动物。此外，干细胞有时也可以从成年动物通 过提取适合的组织来获得。

或者，干细胞可以从分化的细胞通过被称为细胞重编程的程序来 获得。细胞重编程提高细胞的潜能。因此，从许多不同细胞类型例如 皮肤细胞产生干细胞是可能的。重编程的干细胞类似于干细胞，因为 它们具有分化成胚胎和/或胚胎外组织的能力。

干细胞在体外可以无限增殖(“培养”)，同时保留它们的多能 性和分化潜力。通过这种方式，干细胞可以被繁殖、遗传操作和储存， 允许使用成批的细胞用于例如研究目的。这样的源自于单个细胞或少 量细胞并且保持存活的细胞被称为细胞系。因此，细胞系在遗传上基 本是均质的。

某些干细胞具有分化成胚胎或胚胎外组织的能力。例如，胚胎干 细胞(“ES细胞”)具有主要分化成胚胎本身和一些胚胎外组织例如 卵黄囊的能力，而滋养干细胞(“TS细胞”)具有主要分化成胚胎外 组织例如胎盘组织的能力。因此，ES细胞和TS细胞两者都被当作多 能干细胞。

此外，存在能够分化成任何组织、包括胚胎和胚胎外组织两者的 干细胞。这样的干细胞被称为全能的(或有时称为万能的)。三个经 典的实例是：

MacfarlanTS,GiffordWD,DriscollS,LettieriK,RoweHM, BonanomiD,FirthA,SingerO,TronoD,PfaffSL，“胚胎干细胞的潜能 随着内源反转录病毒的活性而波动”(Embryonicstemcellpotency fluctuateswithendogenousretrovirusactivity)，Nature2012Jul5；487 (7405):57-63；doi:10.1038/nature11244；

MorganiSM,CanhamMA,NicholsJ,SharovAA,MiguelesRP,Ko MS,BrickmanJM，“全能胚胎干细胞在基态培养条件下出现” (Totipotentembryonicstemcellsariseinground-stateculture conditions)，CellRep.2013Jun27；3(6):1945-57.doi: 10.1016/j.celrep.2013.04.034.Epub2013Jun6.)

“具有获得性多能性的重编程细胞中的双向发育潜力” (Bidirectionaldevelopmentalpotentialinreprogrammedcellswith acquiredpluripotency)，ObokataH,SasaiY,NiwaH,KadotaM,Andrabi M,TakataN,TokoroM,TerashitaY,YonemuraS,VacantiCA,Wakayama T.Nature.2014Jan30；505(7485):676-80.doi:10.1038/nature12969.

胚胎干细胞可用于产生遗传修饰的物种。这通过将干细胞与从妊 娠母体自然形成并随后收获的胚胎结构合并来进行。天然胚胎结构通 常是桑椹胚或囊胚。将合并的胚胎干细胞和胚胎结构置于代孕母体的 子宫中，以便发育并形成动物。因此，胚胎结构中天然存在的细胞和 注射的胚胎干细胞两者一起生长成一个胚胎，随后生长成成年动物。 这产生具有两种不同遗传概貌的动物，一种概貌由胚胎产生，另一种 概貌由添加的胚胎干细胞产生。因此，天然胚胎结构例如囊胚被用作 媒介以支持干细胞的发育：不存在囊胚或双层细胞结构的体外形成。 得到的胚胎在体内进一步发育，以在分娩后产生活动物，其具有源自 于天然桑椹胚/囊胚的组织以及源自于合并的细胞的组织，因此具有两 种不同的遗传概貌。

具有两种不同遗传概貌的动物被称为嵌合体。通过将遗传修饰的 干细胞与天然桑椹胚或囊胚合并而获得的嵌合体被用于形成遗传修饰 的物种。这可以通过如下实现：选择包含所述遗传修饰的动物，舍弃 不含遗传修饰的动物，随后繁育所选动物直至所述遗传修饰均匀地出 现在该株系的所有动物中。