蝙蝠独特的生物学特性，包括长寿、抗病毒特性、冬眠和回声定位，已经引起了科学界的极大关注。

   2023年9月5日，我院杜旭光、吴森及中国农业科学院余大为共同通讯在Cell Discovery（IF=34）在线发表题为“Derivation of transgene-free bat induced pluripotent stem cells amenable to chimera formation in mice, pigs, and chicks”的研究论文，该研究表明无转基因蝙蝠诱导的多能干细胞，适合小鼠、猪和小鸡形成嵌合体。

  为了提高蝙蝠在生物实验中的应用，研究人员已经开始努力从蝙蝠成纤维细胞中产生诱导多能干细胞(iPSCs) 。然而，不含转基因的iPSCs能否在体内分化仍不确定，这表明其具有高度的干细胞质量，极大地扩展了其应用潜力。该研究中的蝙蝠iPSCs (biPSCs)在RNA和蛋白质水平上都表达了多能性标记。在体外，biPSCs可以形成胚状体，然后分化为三个胚胎胚层。RNA测序分析显示，biPSCs和BEFs之间存在明显的基因表达聚类，多能性基因在biPSCs中高表达。这些结果表明，biPSCs是无转基因和多能性的。

  为了评估biPSCs的嵌合性和发育能力，作者用GFP/tdTomato标记biPSCs进行细胞跟踪。由于鸡胚易于操作，因此选择鸡胚作为异源细胞嵌合研究的平台。在孵化52 h后将5 × 105个GFP标记的biPSCs注射到受精鸡胚胎的血管中。到第6.5天(D6.5)，嵌合鸡胚胎的头部和胸部可见明显的绿色荧光，石蜡切片上的GFP染色证实了这一点。用GFP和生殖层标记物对嵌合鸡胚切片进行共染色，证实分化的biPSCs已整合到所有三个生殖层中。此外，在嵌合鸡模型中，biPSCs可以分化为功能性神经细胞。

小鼠、猪和鸡体内无转基因biPSCs的产生（图源自Cell Discovery ）

  接下来，作者评估了植入后小鼠胚胎中biPSCs的嵌合潜力。将553个由GFP标记的biPSCs衍生的嵌合囊胚植入33只代孕小鼠。成功妊娠，在胚胎第8.5天(E8.5)收集嵌合胚胎。使用蝙蝠特异性引物的基因组PCR证实了嵌合，mtDNA分析显示10个胎儿中有8个嵌合比例很高，其中3个超过1/ 1000。E10.5的IF实验显示嵌合样品中有显著的GFP表达， GFP和谱系标记的共表达表明嵌合小鼠胚胎中biPSCs分化为所有三个胚层。研究结果表明，biPSCs在早期小鼠胚胎中具有显著的嵌合潜力，尽管这种潜力可能随着小鼠发育的进展而减弱。

  然后，作者探索了biPSCs在猪胚胎中的嵌合潜力。将GFP标记的biPSCs注射到E5猪孤雌胚胎中。在注射的胚胎中，92.79%显示出GFP荧光，平均每个囊胚有14.14±1.14个biPSCs。IF染色显示了biPSCs对ICM的贡献，平均每个ICM有3.78±0.31个biPSCs。这些结果强调了biPSCs在早期猪胚胎ICM中的生存能力和整合能力。

  总的来说，该研究产生了无转基因的biPSCs。这些biPSCs在三种模型动物中表现出嵌合潜能。无转基因的iPSCs质量更高，因为它们没有细胞谱系分化偏差，避免了嵌合后代肿瘤形成和死亡的风险。在适当的条件下，它们还能分化成多种类型的细胞或类器官。biPSCs有可能在体外分化成相关的类器官，从而能够对蝙蝠的寿命、抗病毒防御和回声定位进行机制研究。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41421-023-00587-3