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生命科学的世界里,小老鼠稳坐“头把交椅”
发布时间: 2020-02-08 来源:未知 点击次数:

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不节食、不运动、大口吃肉还减肥

人们开始怀疑:动几个基因“人造”出来的干细胞和天然的胚胎干细胞拥有一样的全能性吗?兴奋冷却下来,失望开始蔓延……

纽约大学医学院神经科学家迈克尔·隆团队发现,褐鼷鼠可以像刘三姐一样“一唱一和”地对歌。科学家们敏感地意识到,这将为研究大脑如何控制对话提供新模型。

2018年《细胞》子刊发表了瑞士日内瓦大学米尔科·特拉伊科夫斯基团队的发现。他们从节食延长寿命的现象入手,设计了几个十分巧妙的实验。首先,他们对小鼠进行了为期30天的饮食控制,再通过检测其16S核糖体进而评估小鼠们肠道菌群的变化。30天的饮食控制后,小鼠肠道内的乳酸杆菌(Lactobacillaceae)、丹毒丝菌(Erysipelotichaceae)和厚壁菌(Firmicutes)发生了明显变化,前两者的数量明显上升,而厚壁菌的数量明显下降。

也就是说,不需要节食,不需要运动,大口大口吃肉的B组小鼠,只需要把A组小鼠的肠道菌群“借鉴”过来,仍旧能燃烧脂肪,持续变瘦!

小老鼠指导的“瘦身经”

杂交胚胎的试验早就存在,但培养时间不得超过14天,之后必须销毁。但此次批准意味着,研究人员可将这种“杂交胚胎”移植到动物体内,并且繁殖出来。

在实验室,褐鼷鼠有着更豪华的住宿——更宽敞的笼子;更好的运动设备——以防止它们发胖;以及专门准备的特殊饮食——粉虱和昆虫。这样,小鼠就能在舒适的环境下茁壮成长,“唱”出属于小鼠的心声。

这些小鼠用自己的经验告诉我们:想瘦身,可以试试先交一个瘦子的朋友,然后向他借一些肠道菌群……

只有父亲没有母亲的孤雄小鼠。中科院动物所王乐韵供图

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却在12生肖里稳坐“头把交椅”

2019年3月1日的《科学》杂志封面刊载了这张有感染力的照片。一只后腿直立的褐鼷鼠高昂着头,气息从它尖尖的细牙边川流,尖细、悠长、复杂的颤音仿佛能穿透纸面直击耳鼓。

可是干细胞始终没能变成小动物,虽然各国科学家纷纷试验,希望用iPS细胞(体细胞诱导出的干细胞)培育出小动物。小老鼠也反复参加“变身”试验,但终究没能成功。甚至有研究发现iPS细胞不能像胚胎干细胞一样通过四倍体囊胚注射发育成活体小鼠,iPS细胞注射后形成的小鼠胎儿在怀孕早期至晚期全部死亡。

图片来源:视觉中国

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这项研究具有非常重大的意义:它第一次展示了在哺乳动物的大脑中,协调发声的神经机制。科学家预测人类大脑中可能也存在类似的声音协调中心。这些会唱歌的小老鼠未来还将用于研究由中风或自闭症导致的沟通障碍。

科技日报记者 张佳星

如果说前面的小老鼠在实验室笼子里丢失了“自我”,那么这只在《科学》杂志封面引吭高歌的老鼠仍在尽情展现自己的魅力。

科学家们在小老鼠上的收获和进展

小老鼠“小小”

这一研究项目由日本东京大学干细胞学家Hiromitsu Nakauchi领导,此前,该团队曾将小鼠的iPS细胞注射到无法产生胰腺的大鼠的胚胎中。大鼠形成了完全由小鼠细胞制成的胰腺。将胰腺移植回一只经过糖尿病改造的小鼠后,大鼠产生的器官能够控制血糖水平,有效治愈了糖尿病小鼠。

揭秘协调发声

2018年10月,周琪院士团队的成果再次震惊世界,通过对单倍体胚胎干细胞进行印记基因修饰并利用该细胞进行复杂胚胎操作等,团队得到了世界上首只双父亲来源的小鼠,以及性状正常的双母亲小鼠。

这是世界上第一次获得完全由iPS细胞制备的活体小鼠,用不严谨地大白话说,是有力地证明了从小老鼠身上扯块皮,就能变成一只活老鼠。

2012年,让体细胞“逆龄”为干细胞的技术获得诺贝尔生理学或医学奖。获奖者之一的中山伸弥2006年发现几个基因的转入能让体细胞(如皮肤细胞、肌肉细胞等)转变为干细胞。

图片来源:视觉中国

原标题:生命科学的世界里,小老鼠稳坐“头把交椅”

保育人类细胞

老鼠将成人类脏器生产“头号工厂”?

让中国领跑干细胞领域

让它当之无愧地稳坐“头把交椅”。

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据记载,现为中国科学院院士、中科院动物研究所所长的周琪当时带领团队制备了37株iPS细胞,利用其中6株iPS细胞系注射了1500多个四倍体胚胎,最终3株iPS细胞系获得了共计27个活体小鼠,“小小”就是其中之一。经多种分子生物学技术鉴定,证实小鼠确实从iPS细胞发育而成,有些小鼠现已发育成熟并繁殖了后代。

接着,他们又设计了第二个实验,首先他们再次对A组小鼠进行饮食控制,30天后将这些小鼠的肠道菌群移植到B组无菌小鼠体内,一段时间后,他们惊奇地发现在正常饮食的条件下,B组小鼠也出现了低热量进食的种种益处。观察这些小鼠,他们发现这些小鼠体内米色脂肪组织明显增多——这种组织有助于进一步燃烧脂肪。

歌唱老鼠登上《科学》杂志封面

若论生命科学重大科研成果的发现

在观察过程中,研究人员发现当一只装有小鼠的笼子被放在另一只装有小鼠的笼子旁边时,小鼠就会对自己的歌声进行精确地计时,以免自己的歌声与邻居重叠。一般来说,小鼠会在另一只小鼠唱完的半秒后才开始自己的歌唱。有邻居的小鼠唱歌的次数是独处时的四倍。

一时间,世界各地的生物学家为之兴奋,如果干细胞能再往前迈进一步变成生命体,那就打通了体细胞—干细胞—生命个体的通路,也就是说“孙大圣拔出毫毛变出好多小猴子的法术”在现实中就能实现了。

直到中国科学家手中的“小小”打破了这种令人失望的局面。

这些菌的变化意味着什么呢?有研究显示,肠内厚壁菌门多于拟杆菌门将导致更有效吸收食物中的热量,从而导致肥胖。

诱导多功能干细胞细胞获得的活体小鼠“小小”。中科院动物所周琪院士团队供图

未来,会不会有一种别样的“小鼠工厂”,为批量生产能在临床上使用的待移植器官而日夜辛劳,仍需拭目以待。

周琪团队证明了iPS细胞具有真正的全能性,为从体细胞到活体生命完成了完美的“闭环”。这项工作为进一步研究iPS技术在干细胞、发育生物学和再生医学领域的应用提供了技术平台。

老鼠个头最小

日本学者计划将人类细胞插入大鼠胚胎。图片来源:Science Pictures ltd/SPL

通过电信号地捕捉,研究者开始研究机制:在大脑中,有一个负责创作和演奏歌曲的部分,还有一个更高级的“指挥家”负责协调歌曲。

如果说生命起源的谜题离生活比较远,那么下面要介绍的研究进展可能最适合“每逢佳节胖3斤”的你。

用“开天辟地”来形容小老鼠在生命科学和临床医学上的作为毫不为过。“人兽杂交胚胎”的生产试验首被批准就落在了小鼠和大鼠肩头——2019年7月30日,日本政府批准了一个利用诱导多能干细胞(iPS细胞)在实验鼠体内培育人类胰脏的研究项目。也就是说将实验鼠作为“土壤”,人类干细胞的“种子”在实验鼠的胚胎里成长,目标是长出胰脏器官。

《科学》封面。图片来源:Science

2009年,“小小”入选了美国《时代周刊》评选的2009年度十大医学突破、2009年度两院院士评选的中国十大科技进展、2009年中国基础研究十大新闻。