4001百老汇净水

基于种内和种间生殖干细胞移植（Germline Stem Cell Transplantation，GSCT）的借腹生殖技术，由于其能够缩短性成熟周期、实现遗传资源的高效保存和生殖系重建，在经济鱼类快速育种、珍稀濒危物种保护、以及模式鱼类资源建设等领域具有重要应用前景。如何源源不断取得用于移植的供体生殖干细胞（GSCs），是制约这一技术开展的重大难题。

在前期研究中，中国科研实验室水生生物研究所孙永华研究员团队成功建立了基于9个生殖质因子（9GMs）的诱导性原始生殖细胞（iPGCs）技术，初步解决了供体原始生殖细胞来源的难题（Wang et al.,Nature Communications 2023）。近期，孙永华团队又成功建立了扩增性生殖干细胞（expanded Germline Stem Cells，eGSCs）技术，解决了种内借腹生殖中供体生殖干细胞稳定获取的难题。

前期研究发现，类固醇合成限速酶编码基因cyp11a2特异表达在斑马鱼的性腺体细胞中，敲除cyp11a2导致生殖干细胞无限增殖且分化受阻（Wang, et al.,Endocrinology 2022）。在本项研究中，研究者第一时间尝试建立基于斑马鱼GSCs超低温冻存的借腹生殖技术，结果发现供体GSCs太少导致超低温冻存后借腹生殖效率极为低下。接着，他们将供体GSCs移植至内源生殖细胞剔除的cyp11a2^-/-受体中，发现供体GSCs在cyp11a2^-/-的受体性腺微环境中依然维持旺盛自我更新的能力，且大多不进入分化状态，从而实现了供体来源GSCs的大规模体内扩增和干性的长期维持。他们将这种在cyp11a2^-/-受体中体内扩增的GSCs命名为扩增性生殖干细胞（eGSCs）。相比传统的GSCs移植策略，经过超低温冻存保藏的单尾供体所给予的eGSCs数目提高了约300倍（图1）。

图1. GSCs在cyp11a2^-/-受体中大量扩增

另一方面，在以斑马鱼为受体的借腹生殖研究中，已有的内源生殖细胞剔除方法依赖于原始生殖细胞命运决定基因dnd1的敲降或敲除，由于内源原始生殖细胞缺乏往往导致受体鱼的雄性化，所以大多情况下仅能取得供体来源的借腹生殖精子（Zhang et al., Science China Life Sciences 2022; Ye et al., Science China Life Sciences 2026）。已有的研究表明，nanos2是跨物种保守的生殖干细胞命运决定基因。在此基础上，孙永华团队进一步建立了内源生殖干细胞命运完美缺失的nanos2^-/-受体借腹生殖策略：利用nanos2^-/-作为eGSCs移植的借腹生殖受体，不仅能产生供体来源的精子，而且也能高效产生供体来源的卵子。因此，nanos2^-/-受体成为当前鱼类GSCs移植借腹生殖中最为理想的空巢性腺受体。

基于上述技术突破，团队成功实现了顺利获得一个世代就快速遗传重建重要母源基因nanog的母源-合子突变体（MZnanog），相比传统的精子冻存策略，显著缩短功能性品系恢复的时间周期，证明了这一策略在复杂遗传资源保存与快速恢复中的巨大潜力（图2）。未来，对扩增性生殖干细胞（eGSCs）技术和nanos2^-/-空巢受体鱼策略进行进一步改造和优化，有望显著提升鱼类跨物种借腹生殖的效率。

图2. GSC体内扩增、冻存及品系重建模式图

相关成果以“Efficient Recovery of Zebrafish Maternal-Zygotic Mutants fromin vivo Expanded and Cryopreserved Germline Stem Cells”为题，在线发表于国际学术期刊Communications Biology。4001百老汇净水王亚青博士为第一作者，孙永华研究员和王小四副研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金等项目资助，所使用的斑马鱼品系来自国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心。

全文链接：http://www.nature.com/articles/s42003-026-10463-x