機器人操作體細(xì)胞克隆豬誕生
發(fā)布時間:2017-07-09
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健康報
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經(jīng)過兩個多月漫長等待,一份特殊的“親子鑒定”報告近日出爐。13頭克隆小豬與“代孕”母親無血緣關(guān)系,僅與供體細(xì)胞存在“親子關(guān)系”。這從醫(yī)學(xué)上表明了世界首例機器人操作的體細(xì)胞克隆豬在天津誕生。
較之以往的“手工操作”克隆技術(shù),此次機器人自動化“操刀”,用力更小,對細(xì)胞傷害更少,精度更高,體細(xì)胞克隆技術(shù)成功的關(guān)鍵指標(biāo)“囊胚率”也從10%提高至20%。
“機器人操作體細(xì)胞克隆豬”研究來自南開大學(xué)機器人所趙新教授領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科研究團隊。體細(xì)胞克隆是改良生物品種的經(jīng)典方法之一。它將普通品種卵母細(xì)胞的細(xì)胞核去除后,注入優(yōu)良品種的體細(xì)胞,獲得的后代一定是優(yōu)良品種。然而,成功率極低是體細(xì)胞克隆技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
南開大學(xué)研究團隊展開科研攻關(guān),研制出集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀,實現(xiàn)了機器人化的細(xì)胞核移植流程,包括卵母細(xì)胞撥動尋找極體、抽核和體細(xì)胞注入3個部分??蒲腥藛T通過分析微操作工具與細(xì)胞接觸過程中的細(xì)胞受力情況,分別實現(xiàn)了基于最小力的細(xì)胞撥動與抽核,保證了細(xì)胞核移植操作過程中細(xì)胞受力最小。“手動操作撥動細(xì)胞,細(xì)胞最大變形30微米~40微米,經(jīng)過計算后的機器人操作細(xì)胞最大變形降低至10微米~15微米。如果以往的力度是‘一記重拳’,那么現(xiàn)在就是‘輕輕一推’。”趙新介紹,該微操作系統(tǒng)讓抽取細(xì)胞核的過程更加“可控”“溫柔”,細(xì)胞后續(xù)發(fā)育率顯著更高。
南開大學(xué)科研團隊,將該核移植方法應(yīng)用于整個克隆豬流程,先后完成了數(shù)千例核移植操作,來驗證該方法的有效性。2017年1月初,分4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(nèi)。最終,兩頭母豬順利受孕,并產(chǎn)下健康的克隆豬。
“我們的研究,通過細(xì)胞受力將微操作過程與細(xì)胞發(fā)育結(jié)果建立聯(lián)系。這套方法在輔助生育、動植物品種改良以及大眾醫(yī)療、家畜生產(chǎn)等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景?!壁w新說。
較之以往的“手工操作”克隆技術(shù),此次機器人自動化“操刀”,用力更小,對細(xì)胞傷害更少,精度更高,體細(xì)胞克隆技術(shù)成功的關(guān)鍵指標(biāo)“囊胚率”也從10%提高至20%。
“機器人操作體細(xì)胞克隆豬”研究來自南開大學(xué)機器人所趙新教授領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科研究團隊。體細(xì)胞克隆是改良生物品種的經(jīng)典方法之一。它將普通品種卵母細(xì)胞的細(xì)胞核去除后,注入優(yōu)良品種的體細(xì)胞,獲得的后代一定是優(yōu)良品種。然而,成功率極低是體細(xì)胞克隆技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
南開大學(xué)研究團隊展開科研攻關(guān),研制出集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀,實現(xiàn)了機器人化的細(xì)胞核移植流程,包括卵母細(xì)胞撥動尋找極體、抽核和體細(xì)胞注入3個部分??蒲腥藛T通過分析微操作工具與細(xì)胞接觸過程中的細(xì)胞受力情況,分別實現(xiàn)了基于最小力的細(xì)胞撥動與抽核,保證了細(xì)胞核移植操作過程中細(xì)胞受力最小。“手動操作撥動細(xì)胞,細(xì)胞最大變形30微米~40微米,經(jīng)過計算后的機器人操作細(xì)胞最大變形降低至10微米~15微米。如果以往的力度是‘一記重拳’,那么現(xiàn)在就是‘輕輕一推’。”趙新介紹,該微操作系統(tǒng)讓抽取細(xì)胞核的過程更加“可控”“溫柔”,細(xì)胞后續(xù)發(fā)育率顯著更高。
南開大學(xué)科研團隊,將該核移植方法應(yīng)用于整個克隆豬流程,先后完成了數(shù)千例核移植操作,來驗證該方法的有效性。2017年1月初,分4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(nèi)。最終,兩頭母豬順利受孕,并產(chǎn)下健康的克隆豬。
“我們的研究,通過細(xì)胞受力將微操作過程與細(xì)胞發(fā)育結(jié)果建立聯(lián)系。這套方法在輔助生育、動植物品種改良以及大眾醫(yī)療、家畜生產(chǎn)等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景?!壁w新說。