细胞核移植是研究核质关系的有力工具,也是体细胞动物克隆的核心技术。方法是将静息期的哺乳动物体细胞核移植入去核卵母细胞中,经过电融合后,开始启动发育,并在培养基中形成胚胎。这是体细胞核移植的一般过程,需要体细胞和生殖细胞的参与。
细胞核自体移植技术是一项细胞工程技术,从核移植发展而来。与核移植技术相比,细胞核自体移植操作上的最大特点是可只使用一个细胞或一种细胞,而此前所有的核移植都是在两种细胞间进行的。该技术的核心是利用环境与细胞质作用,通过改变细胞质以调控细胞核内基因的状态,从而获得适应新环境的细胞株、生物品系,是研究环境因子、细胞质、细胞核相互作用的基础工具(见图1-8)。
图1-8 细胞核自体移植方案(www.xing528.com)
环境因子与核质关系的建立和协调有重要作用。环境因子作用于去核细胞,省去了环境因子对细胞核的直接破坏作用,在高能量下,保全了细胞核的结构和功能。此时环境因子对细胞质内蛋白质的直接作用成为环境损伤的主要对象,此后将细胞核重新移回,蛋白质的损伤就会对细胞核内的基因状态造成影响,从而构成蛋白质对基因表达的调控以适应环境因子的作用。这种基因调节可以稳定遗传给子代,是生物适应环境变化在分子水平的反映。
细胞核自体移植通过改变细胞质的功能状态以对细胞核内的遗传信息进行调控,借助显微操作系统,产生环境作用因素,可以对去核细胞进行处理,或对移出的细胞质进行处理,使细胞质具有与先前不同的功能状态,并对细胞核的表达产生影响。高能环境因子的作用,如绿色激光、X线、高能电流等,会造成细胞内线粒体的不可逆损伤,引起细胞的凋亡。所以在移植的过程中要注意适度补充新鲜的线粒体,以保证细胞的存活率。
DNA双键断裂是放射引起DNA损伤的主要机制之一,它的修复途径包括同源重组和非同源末端连接两种方式。Y染色体有大量的移码突变及甲基化修饰位点,这些现象与环境因子有密切关系。因而,细胞核自体移植也是研究YDNA遗传的有力工具。
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