内蒙古大学×同济大学合作发表Nature Biotechnology论文：突破牛羊基因编辑育种瓶颈

来源：生物世界 2025-10-09 16:07

在啮齿动物（例如小鼠）中，将孤雄单倍体（haESC）注入完整卵母细胞能够使后代发育至足月。然而人，这种方法尚未在反刍动物（例如牛、羊）获得成功，因为还未获得反刍动物的 haESC，这严重限制了对牛羊等反刍动物的生物育种。

2025 年 10 月 7 日，内蒙古大学杨磊教授、李光鹏教授与同济大学高绍荣院士团队合作，在Nature Biotechnology期刊发表了题为：Generation of modified cows and sheep from spermatid-like haploid embryonic stem cells的研究论文。

该研究创新性建立了 孤雄单倍体干细胞（haESC）+类精子表观修饰（spermatid-like）+非整合先导编辑（ePE） 三位一体的单倍体育种策略，不仅破解牛羊的单倍体干细胞建系和应用核心痛点，成功培育出MSTN基因编辑的牛和羊（MSTN基因编码的肌抑素会抑制肌肉生长，敲除该基因可使牛羊肌肉量提升 20%-30%），为反刍动物育种开辟全新路径。

在这项最新研究中，研究团队研究首次成功建立了牛和羊的孤雄单倍体干细胞系（haESC），并通过一种命名为 胞浆内haESC 注射 （iCHI）的技术（与胞浆内精子注射技术原理相似），成功培育出后代。

反刍动物的haESC 表现出形成态多能性特征，在体外和体内实验中均能分化为三胚层组织。通过在这些haESC 中异位表达鱼精蛋白（protamine），可将其细胞核转化为类精子（spermatid-like）结构，显著提升 iCHI 胚胎的足月发育率 该方法被命名为 鱼精蛋白 iCHI （Pro-iCHI）。

MSTN基因编码的肌抑素，会抑制肌肉生长，比利时蓝牛和皮埃蒙特牛，就因MSTN基因突变而表现出肌肉异常强壮。敲除该基因，可使牛羊肌肉量提升 20%-30%。然而，基于传统的 二倍体体细胞编辑+体细胞克隆 技术，基因编辑的牛羊出生率不足5%，严重影响大动物的育种效果。

在这项最新研究中，研究团队进一步将Pro-iCH技术与非整合的先导编辑（ePE）相结合，在单倍体 haESC 中一次性敲除MSTN基因，编辑效率可达100%，然后，将MSTN基因编辑的 Pro-iCHI 胚胎进行移植，最终成功培育出1 只基因编辑的早产羔羊和 2头健康的基因编辑牛（出生率为13.3%）。

总的来说，该研究开发的Pro-iCHI 技术为基因编辑家畜的高效育种生产提供了一种具有广阔前景的新方案。

值得一提的是，Nature Biotechnology期刊同期发布了题为：Genome-edited farm animals from haploid stem cells的 News Views 文章，文章指出，杨磊等人的这项研究通过构建类精子单倍体干细胞，可在一代内培育出基因编辑的家畜。