近日，我校动物科学技术学院高帅副教授与合作者在《国家科学评论》（National Science Review）在线发表了题为《抑制Wnt通路可促进克隆胚胎着床》（Inhibition of Wnt activity improves peri-implantation development of somatic cell nuclear transfer embryos）的研究论文，该研究发现了一种新的导致围着床期克隆胚胎发育失败的表观遗传障碍：Wnt通路的异常激活。更重要的是，通过在培养液中添加Wnt通路抑制剂，可以显著提高克隆胚胎围着床期的发育能力并大幅提高克隆小鼠的出生率。

体细胞核移植技术在生物学和再生医学领域具有广阔的应用价值。在过去几十年里，这项技术已在包括灵长类在内的20多种哺乳动物物种上取得了成功，但由于体细胞重构胚胎在重编程过程中存在多种表观遗传的障碍，导致克隆动物极低的出生率并伴随出生胎儿及胎盘的发育缺陷。然而，现有的手段在大幅提升核移植技术的囊胚率和植入后发育能力的基础上，其最终的出生率依然远低于正常或体外受精胚胎。这意味着，还有许多其他未知的障碍限制了克隆胚胎发育的能力。回溯整个核移植技术的发展历程，绝大多数研究主要聚焦于植入前和后期克隆胚胎发育异常进行探索。由于缺乏研究的手段和工具，目前对克隆胚胎围着床阶段的发育调控机制知之甚少。

该研究首先优化建立了3D胚胎培养体系，利用这一系统研究人员发现克隆胚胎内细胞团向外胚层（epiblast, EPI）卵圆桶结构转变时出现明显异常。为了揭示EPI发育异常的分子机制，研究人员利用改进的高精度单细胞转录组技术进行比较分析后表明，克隆胚胎的EPI相较于体外受精胚胎，其多能性状态（Naïve-Primed）的转变受阻，且明确了Wnt通路的持续异常激活是阻碍克隆胚胎EPI细胞多能性状态转变的重要障碍。紧接着，研究人员在培养液中添加了Wnt通路抑制剂IWP2/IWR1-endo对克隆囊胚进行干预，结果发现可显著促进克隆胚胎围着床期的谱系发育轨迹、EPI形态学发生、表观状态及多能性状态的转变。重要的是，Wnt通路抑制剂处理的克隆囊胚在子宫移植后，可显著提升胚胎着床能力以及出生率。最后，研究人员通过联合使用过去已报道的重要表观修复手段，发现联合Xist KO和Dnmt3a/b干扰可进一步将核移植囊胚的出生率提升至20%以上。总的来说，该研究揭示了Wnt通路的持续激活是影响克隆胚胎围着床期发育的一个重要障碍，通过小分子抑制剂干预Wnt激活及联用其他表观修复手段能进一步提升核移植效率。本项研究为理解围着床期胚胎发育，拓展克隆技术在发育生物学、畜牧繁殖及再生医学的应用提供了重要的理论依据。

图1:围着床期克隆胚胎发育异常的障碍机制

该研究由中国农业大学动物科学技术学院高帅副教授（通讯作者）与同济大学生命科学学院的高绍荣教授，刘文强教授等合作者共同完成。研究受国家自然科学基金（31970814）、科技部“干细胞及转化研究”重点研发计划（2020YFA0113200）、中国农业大学2115工程等项目资助。

全文链接：https://academic.oup.com/nsr/article/10/9/nwad173/7243160?searchresult=1