12月4日，国际学术期刊Journal of Molecular Cell Biology在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）李逸平研究组和李劲松研究组的合作研究成果 “Derivation of zebrafish heart-related haploid cells”。该研究建立了第一株斑马鱼倍性稳定的单倍体胚胎细胞系。
哺乳动物细胞大多以二倍体的形式存在，自然状况下仅在配子细胞和极少数肿瘤细胞中存在单倍体细胞。2011年，Anton Wutz和E lling两个团队通过激活小鼠卵母细胞孤雌发育，建立了小鼠孤雌单倍体胚胎干细胞系。2012年，中国科学院李劲松和周琪两个团队分别通过核移植技术，成功建立小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞系。哺乳动物单倍体细胞系均存在二倍体化的现象，这与有丝分裂G2期阻滞后额外一次复制、有丝分裂滑移、M期细胞核分裂失败或质分裂失败等相关。2009年，新加坡国立大学分离了第一个脊椎动物的单倍体胚胎干细胞系——青鳉鱼HES1，其基因组稳定未发生二倍体化，这与哺乳动物易于发生二倍体化不同，但后续没有其他鱼类单倍体细胞系的报道。
在该项研究中，研究人员发现斑马鱼单倍体胚胎的倍性稳定，而对单倍体胚胎细胞进行细胞培养时，则会出现二倍体化的现象。通过优化培养条件和筛选斑马鱼品系，该研究成功在斑马鱼中建立了第一株倍性稳定的单倍体胚胎细胞系。通过体外培养实验，研究人员发现添加BMP4的培养条件更有利于单倍体细胞的生存，不同的斑马鱼转基因品系在单倍体细胞的单倍性维持上也各有差异。通过单细胞测序分析，研究人员发现其所建立的细胞系高表达多个心脏相关标志基因krt94、ltbp3、hand2、tgm2b、podxl和wt1b等。最后，研究人员通过对斑马鱼单倍体细胞系电转CRISPR/Cas 9基因编辑RNP复合物实现了基因编辑。
斑马鱼与哺乳动物单倍体细胞系一样存在二倍体化的现象，由于哺乳动物单倍体细胞二倍体化现象的机制还未完全阐明，仍然需要流式分选来维持单倍体状态。而本研究中，研究人员通过培养条件和品系的优化，实现了斑马鱼单倍体细胞的稳定培养，这是单倍体细胞培养的重要技术进步。该成果有助于单倍体细胞倍性维持机制和二倍体化现象的探究，有助于推动单倍体细胞的科研应用。
分子细胞卓越中心李逸平研究员、李劲松研究员和李世峰副研究员为该论文的共同通讯作者。该项研究获得科技部重点专项、上海市市级科技重大专项资助，以及分子细胞卓越中心斑马鱼技术平台、GTP研发中心、果蝇资源与技术平台等公共技术平台的支持。
文章链接: https://academic.oup.com/jmcb/advance-article/doi/10.1093/jmcb/mjad077/7458643?login=true
斑马鱼单倍体细胞系的建立
