科学家用干细胞制造苏门答腊犀牛“迷你大脑”

苏门答腊犀牛。

本报讯 科学家从最后一只马来西亚苏门答腊雄性犀牛身上，生成了诱导多能干细胞（iPSCs）和大脑类器官。这有助于了解哺乳动物大脑发育的进化，以及揭示犀牛家族的古老历史。相关研究近日发表于《交叉科学》。

“据我们所知，大脑类器官只能从小鼠、人类和非人类灵长类动物的多能干细胞中获得。”该研究通讯作者、德国亥姆霍兹联合会Max Delbrück分子医学中心Sebastian Diecke说，“我们很兴奋地观察到苏门答腊犀牛‘迷你大脑’的形成，其形成方式似乎与类器官相似。”

第六次生物大灭绝正在以前所未有的速度发生。由于偷猎以及栖息地被破坏和碎片化，现存的5种犀牛深受影响。苏门答腊犀牛，也被称为毛犀或亚洲双角犀，是现存犀牛中最小和最古老的物种。这一物种在维护森林和传播至少79种植物的种子方面发挥着关键作用。

目前，地球上只剩下不到80头苏门答腊犀牛。它们曾栖息在东亚和东南亚一片连绵不绝的广阔地区。如今，苏门答腊岛和印尼婆罗洲只有少数分散的种群。栖息地丧失和繁殖限制是该物种面临的最大威胁，这也导致其数量持续下降。

要阻止遗传多样性的丧失，遗传物质的重新引入是必不可少的。由于圈养繁殖率过低，保护濒危物种需要开发创新技术。iPSCs是对抗物种灭绝的有力工具。它们能产生动物体内的每个细胞，包括配子，并以一种独特的方法保存遗传物质。除了应用于保护外，来自濒危物种的iPSCs还有助于研究该物种特有的发育过程。

在这项新研究中，Diecke与合作者从2019年死亡的最后一头马来西亚苏门答腊雄性犀牛Kertam身上提取了iPSCs，并进行了全面描述。iPSCs产生了3个胚层的细胞。“我们保存了Kertam的基因信息，为未来犀牛繁殖创造了一个生产可存活精子的机会。”论文第一作者、亥姆霍兹联合会的Vera Zywitza说，“从苏门答腊犀牛身上直接采集的精液质量很差，冷冻和解冻后的精子质量更差，因此，体外产生的精子为苏门答腊犀牛的辅助繁殖提供了一个很好的选择。”

此外，类器官以自组织的方式发育，并表达所有测试的神经标记物。总的来说，这项工作迈出了利用干细胞相关技术阻止苏门答腊犀牛灭绝的第一步。

“我们希望大众了解iPSCs的巨大潜力，以及这项技术的应用领域。”Diecke说，“我们还希望人们提高对正在发生的第六次生物大规模灭绝事件的认识，这是由人类活动造成的，我们需要付出巨大的努力来拯救一个物种。”（冯维维）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.105414