李劲松

　　生殖细胞不能在体外培养和增殖，极大地限制了生殖发育生物学发展。2012年，实验室利用核移植和干细胞技术，成功地建立了可无限增殖的小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞系(又称为类精子干细胞)，并证明其可功能性地代替精子繁育健康小鼠，创建了半克隆技术;2015年，我们发现H19-DMR和IG-DMR雄性印记基因表达调控区域是半克隆胚胎发育的主要障碍，通过敲除这两个区域使健康半克隆小鼠出生率提高了10倍;实验室还建立了人的类精子干细胞及食蟹猴和人孤雌单倍体胚胎干细胞。这些系统性研究成果产生了集单倍体性、自我更新、多能性和“受精”能力为一体的新型干细胞，为揭示有性繁殖的奥秘、深入进行生殖发育的转化研究和造福人类生殖健康的重要工具。

　　基因编辑是研究其功能的主要手段，然而，哺乳动物的精准复杂遗传改造仍然困难重重。类精子干细胞突破了精子不能被遗传编辑的瓶颈，可携带不同的基因修饰或基因编辑器，并通过“授精”传递到小鼠胚胎中，为精准和复杂基因编辑小鼠的构建及在体遗传筛选奠定了基础。2015年以来，我们利用用该技术体系，围绕发育生殖、疾病模拟、染色体工程等开展应用研究，取得了一系列成果，拓展了哺乳动物遗传改造研究的领域，包括：

　　1. 结合类精子干细胞与单碱基编辑系统，实现了原始生殖细胞发育必需蛋白质DND1关键氨基酸的靶向突变筛选，建立了在体关键氨基酸的遗传筛选方法。

　　2. 结合类精子干细胞和CRISPR-Cas9基因编辑文库，实现了骨骼发育关键基因的靶向遗传筛选。

　　3. 在类精子干细胞中敲除多个基因，通过“授精”一步获得了多基因杂合敲除小鼠，模拟了人类复杂疾病Ⅰ型强直性肌营养不良症(DM1)的大部分病症，证实多基因剂量不足是DM1关键病因，为快速构建复杂疾病小鼠模型提供了新策略。

　　4. 在类精子干细胞上开展染色体改造，获得多个携带19对染色体的小鼠模型，模拟了自然界中最常见的染色体演化事件，为在哺乳动物中开展染色体改造研究奠定了基础。

　　5. 全基因组蛋白质标签小鼠资源库将极大地促进生命科学研究，但传统方法难以实现该资源库构 建。我们启动了基因组标签计划(genome tagging project, GTP)，利用类精子干细胞进行基因原位打靶，建立全蛋白质组标签细胞系，通过“授精”可获得蛋白质的标签小鼠，有望为促进生物医学研究提供有价值的资源。

　　目前，实验室围绕单倍体胚胎干细胞及半克隆技术开展四方面研究：

　　1. 单倍体胚胎干细胞自身带来的问题，如自发二倍体化的机制等;

　　2. 类精子干细胞作为精子替代物的问题，如，如何进一步提高半克隆胚胎的发育潜力等;

　　3. 半克隆技术在构建复杂遗传改造小鼠模型中的应用;

　　4. 生殖细胞发育的调控网络研究。