胚胎延时成像揭示了破坏克隆效率的并发症

1996年，被称为体细胞核移植(SCNT)的技术将克隆的想法从科幻小说变成了现实。SCNT需要从克隆动物的成年体细胞中去除细胞核(图1)，然后将其移植到已提取细胞核的卵母细胞中。然而，成功率仍然很低，而且无法直接将scnt相关异常与胚胎活力联系起来，这使得很难理解其中的原因。现在，神户理化研究所发育生物学中心的Kazuo Yamagata及其同事设计的成像技术揭示了这一过程中的一个关键检查点。

像任何优秀的间谍一样，生物学家窥探…的内部运作胚胎发育避免干扰他们的监视目标。不幸的是，标准的成像技术是创伤性的:在用强大的激光轰击蛋白质之前，细胞被迫过度表达荧光蛋白。山形解释说:“这会导致所谓的‘光毒性’，从而降低细胞的生存能力。”

因此，他的团队采用了他们在20092年首次开发的技术。他们向小鼠卵母细胞注射了固定数量的RNA分子，这些RNA分子编码一种核蛋白和一种细胞质蛋白，每种蛋白都带有不同的荧光标记。利用专门设计的显微镜，研究人员收集了胚胎在接下来四天发育过程中的延时成像数据。重要的是，一旦注入的RNA被消耗，胚胎继续正常发育，揭示了哪些变化对整体生存能力的损害最大。

这种成像方法揭示了SCNT胚胎在细胞分裂过程中极易破坏其遗传物质的分割方式，这一特征被称为“异常染色体分离”(ACS)。一些表现出ACS的胚胎发育正常，并产生明显健康的小鼠幼崽。然而，当ACS在前三次细胞分裂期间出现时，随后的发育被不可挽回地破坏了，这表明存在一个关键窗口，在这个窗口中正常的细胞分裂是必不可少的。Yamagata说:“我认为我们的工作第一次证明了染色体分离错误和SCNT失败之间的直接联系。”

科学家们假设表观遗传异常——与染色体dna相关的化学修饰的中断——破坏了SCNT的成功，Yamagata的团队已经发现了可能与这些异常有关的初步证据。他说:“我们的数据清楚地表明，表观遗传状态和遗传稳定性之间可能存在某种联系。”了解这种联系和早期ACS的其他因素应该对人类和小鼠都有好处。山形解释说:“有充分的证据表明，不孕不育和早孕是由染色体不稳定引起的。”