NSR | 同济大学高绍荣/刘文强/中国农业大学高帅发现抑制Wnt活性可改善体细胞核移植胚胎围着床期发育

体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)可以将已分化的体细胞重编程为全能性细胞。尽管SCNT胚胎的植入前发育有了很大的改善，但大多数SCNT囊胚仍停留在围着床期，其潜在的机制尚不清楚。

2023年8月16日，同济大学高绍荣、刘文强及中国农业大学高帅共同通讯在National Science Review（IF=21）在线发表题为“Inhibition of Wnt activity improves peri-implantation development of somatic cell nuclear transfer embryos”的研究论文，该研究开发了SCNT植入期胚胎的3D体外培养系统，发现持续的Wnt信号阻断了具有异常H3K27me3占用的外胚层的naïve-to-primed多能性转变，从而导致外胚层转化事件的缺陷和随后的植入失败。

引人注目的是，操纵Wnt信号可以减弱外胚层的多能性转变和H3K27me3沉积缺陷，并使克隆效率提高9倍。最后，单细胞RNA-seq分析显示，Wnt抑制显著增强了SCNT囊胚在围着床期发育过程中的谱系发育轨迹。总的来说，这些发现揭示了SCNT囊胚用于谱系鉴定的潜力降低，并验证了SCNT胚胎的关键围着床期屏障。

体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)具有将已分化的体细胞重编程为全能性状态并产生有活力的克隆动物的独特能力，在动物生殖和再生医学中具有巨大的潜力。然而，尽管该方法已成功应用于20多个物种，但克隆效率仍然极低，通常表现为着床前发育停止和着床后胎儿和胎盘发育异常。最近在识别关键表观遗传障碍和克服这些异常以提高克隆效率方面取得了进展，这些改进在很大程度上促成了克隆猴子的成功。在着床前纠正异常组织修饰、DNA重甲基化和异位Xist表达可显著改善SCNT胚胎发育。恢复异常的h3k27me3依赖性印迹基因表达可防止胎盘过度生长和着床后发育。然而，与自然受精或体外受精胚胎相比，这些改进方法的克隆效率仍然较低。

的确，值得注意的是，大多数到达囊胚期的SCNT胚胎仍停留在妊娠围着床期，这表明在这一阶段存在其他严重的阻碍SCNT胚胎发育的障碍。然而，SCNT囊胚侵入子宫间质是隐藏的，关键事件，如戏剧性的形态发生转变和多谱系细胞命运决定，仍然是神秘的。与人们对植入前和植入后发育过程中发生的分子机制的广泛了解相比，由于难以进入胚胎，SCNT胚胎的植入周阶段研究得很少。

克隆胚胎围着床期发育的屏障机制和挽救方案（图源自National Science Review ）

值得注意的是，最近开发的用于模拟着床期和着床后发育的体外培养系统为更好地理解着床期的分子和形态学事件提供了重要信息。最近，Ma等人报道了一种优化的2D系统，该系统具有Matrigel涂层的玻璃底培养皿，可以促进卵柱的形成，并证明这些体外培养胚胎的细胞与体内培养皿相似。因此，将优化的3D体外培养系统与多组学分析相结合的方法有可能揭示体细胞克隆胚胎着床期发育的关键障碍。

该文通过建立三维体外培养系统，总结了SCNT胚胎着床前后的胚胎发育过程。研究结果表明，上皮转化事件是有缺陷的，这是由SCNT囊胚谱系规范能力下降引起的，这与naïve-to-primed多能性转变受阻和H3K27me3重塑异常有关。利用Wnt报告系统的优势，进一步发现，持续的Wnt活性是EPI多能性进展和形态发生的关键围着床期屏障。通过操纵Wnt信号克服这一障碍，不仅可以修复这些缺陷，促进多能性的发展，而且可以大大提高克隆效率。

原文链接：

https://academic.oup.com/nsr/article/10/9/nwad173/7243160

转自：“iNature”微信公众号

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