近日，省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室/半岛平台灵长类转化医学研究院牛昱宇教授和季维智院士领衔的研究团队在Protein & Cell杂志上发表了题为“Long-term in vivo chimeric cells trackingin non-human primate”的研究论文。这是在灵长类动物中首次实现长期活体细胞示踪，并且是异体嵌合细胞的长期活体示踪，在开发干细胞疗法、异种嵌合器官再生，及其临床转化方面具有非常重要的意义。

本研究首先建立了适用于猕猴和食蟹猴干细胞（胚胎干细胞和诱导多能干细胞）的高质量无饲养层无异源培养体系。该体系适用于细胞建系和已有细胞系状态变更和维持，转录组、甲基化和分化能力等多方面也证明了该体系培养下干细胞具备强的多能性。进一步，该体系培养的猴干细胞可实现胚胎嵌合，嵌合胚胎48小时发育率高达90%，通过嵌合胚胎的体外延迟培养证实了细胞可嵌合发育形成包括原始生殖细胞样细胞在内的着床后胚胎的所有谱系。通过将AkaLumine/AkaLuc整合到干细胞中，完成生物发光系统改造，构建嵌合体猴模型。本研究首次获得了携带生物发光标签的嵌合猴，通过活体成像系统在嵌合猴2月龄、4月龄、8月龄、1岁和2岁均能检测到嵌合细胞，实现了对嵌合细胞的长期活体示踪，这为未来系统评估移植干细胞在体内存活时间和归巢能力奠定了基础。

（构建嵌合体猴模型及嵌合细胞示踪模式图）

本研究建立了适用于猕猴和食蟹猴多能干细胞无异源培养体系，在获得嵌合体动物的基础上，首次实现灵长类动物长期、干细胞嵌合示踪，为深入理解干细胞活体示踪、异种嵌合器官再生和移植提供重要参考。

近年来，干细胞疗法在很多重大疾病的临床前实验中展现出良好治疗效果，因而受到广泛关注。但是，由于缺乏高质量的干细胞培养体系，以及对干细胞移植体内后的长期追踪，导致其治疗效果受限和治疗安全性及机制不明确，这是目前干细胞疗法及其临床转化亟需解决的关键问题[1]。当前，灵长类动物多能干细胞的建立已被广泛应用于各项研究中。建立高质量的猴多能干细胞对于临床前研究具有重要意义[2]，尤其是排除饲养层细胞不确定成分的影响，建立成分明确、无异源成分培养的多能干细胞[3]。此外，生物发光成像具有在组织深度上的优势和非侵入的特性，被广泛用于动物体内细胞的基因表达、细胞迁移和分子事件的非侵入性、纵向的活体示踪。与常见的荧光成像相比，利用荧光素酶，无需依赖激发光源，从而排除了自体荧光的干扰，在深层的动物组织中也具有很高的光信号灵敏度[4]。

半岛平台灵长类转化医学研究院牛昱宇教授和季维智院士为该论文的共同通讯作者，博士研究生吴俊模，博士后康宇，博士研究生罗翔为该论文的共同第一作者，半岛平台灵长类转化医学研究院代绍兴副教授为该论文的生物信息学分析提供了重要支持。

1. White MD, Zhao ZW, Plachta N. In Vivo Imaging of Single Mammalian Cells in Development and Disease. Trends Mol Med 2018;24(3):278-93.

2. Chen C, Ji W, Niu Y. Primate Organoids and Gene-Editing Technologies toward Next-Generation Biomedical Research. Trends Biotechnol 2021;39(12):1332-42.

3. Chen G, Gulbranson DR, Hou Z, Bolin JM, Ruotti V, Probasco MD, et al.Chemically defined conditions for human iPSC derivation and culture. Nat Methods 2011;8(5):424-9.

4. Iwano S, Sugiyama M, Hama H, Watakabe A, Hasegawa N, Kuchimaru T, et al.Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals. Science 2018;359(6378):935-9.

（供稿：灵长类转化医学研究院）