新华每日电讯记者4日从南开大学机器人所赵新教授领导的跨学科研究团队获悉,根据近日出炉的一份特殊的“亲子鉴定”报告,13头机器人操作的体细胞克隆小猪与“代孕”母亲无血缘关系,仅与供体细胞存在“亲子关系”。赵新说:“这从医学上证明世界首例机器人操作的体细胞克隆猪在天津诞生”。
这位专家说,较之以往“手工操作”克隆技术,此次机器人的自动化“操刀”,具备用力更小、对细胞伤害更少、操作精度更高的优势,将体细胞克隆技术成功的关键指标“囊胚率”从10%提高至20%。
南开大学“机器人操作体细胞克隆猪”项目运用了这所大学机器人所研发的“面向生物医学工程的微操作机器人系统”。“作为最复杂的微操作之一,体细胞克隆技术急需实现机器人化。通过机器人化体细胞核移植操作,提高后续细胞培养成功率,进而提高整个体细胞克隆技术的成功率,是我们面临的真正挑战。”赵新说。
“手动操作拨动细胞,细胞最大变形30至40微米,经过计算后的机器人操作细胞最大变形降低至10到15微米。如果以往的力度是‘一记重拳’,那么现在就是‘轻轻一推’。”赵新介绍,该微操作系统采用基于平衡压模型的操作,也让抽取细胞核的过程更加“可控”“温柔”。
实验结果表明,基于最小力的细胞拨动方法显著减少了对细胞的伤害；后续细胞培养表明,与人工操作相比,基于最小力的细胞抽核操作,细胞后续发育率显著更高。
“最令人兴奋的是,在体外实验中我们采用这套微操作平台对53个卵母细胞进行核移植,其中11个重构胚发育成为标志着克隆成功的囊胚,发育率达到21%。而此前体细胞克隆的囊胚率始终维持在10%左右。”赵新说。
为了让这项技术“开花结果”,南开大学科研团队将该核移植方法应用于整个克隆猪流程,先后完成了数千例核移植操作,来验证方法的有效性。2017年1月初,分4批完成了510例核移植操作,并将这510枚克隆胚胎移植到6头母猪体内。最终,两头母猪顺利受孕,并于4月26日、29日分别产下7头、6头共计13头健康的克隆猪。
“这套方法的推广可进一步提高微操作技术对整体生物过程的贡献。可以预见,在辅助生育、动植物品种改良以及大众医疗、家畜生产等领域具有很好的应用前景。”赵新说。