长期以来,我国奶牛种质资源对国外依赖程度高,传统育种方式存在周期长、效率低等问题。
如何通过科技创新突破这一瓶颈,成为摆在业界面前的重要课题。
为此,河北省科学技术厅于2022年启动"揭榜挂帅"项目,由天泉公司牵头,中国农业大学、河南创源生物技术有限公司等单位联合攻关,最终在胚胎干细胞基因编辑克隆牛的培育上取得突破性成果。
该项目采用了国际先进的技术路线。
中国农业大学韩建永教授团队负责建立奶牛胚胎干细胞系,并在其中编辑插入人源β-酪蛋白、人源乳铁蛋白基因,使克隆牛产出的牛奶成分更接近人乳。
河南创源生物技术有限公司刘红波博士团队对克隆技术进行系统性重建,优化克隆胚胎的生产工艺。
天泉公司则负责胚胎移植和快速扩繁,形成了从基础研究到应用转化的完整产业链条。
大家畜胚胎干细胞的建系与多能性维持一直是世界级难题。
韩建永教授团队历经十年研究,已建立了目前世界上家畜胚胎干细胞传代次数最多、可进行多次基因编辑操作的猪胚胎干细胞系。
这一基础为奶牛胚胎干细胞建系提供了宝贵经验和技术支撑,是此次项目成功的重要基础。
项目各项技术指标已达到世界先进水平。
累计制备200枚胚胎干细胞基因编辑克隆胚胎,移植105枚。
移植后60天妊娠率达48.75%,分娩率达30.00%,新生犊牛24小时成活率为70.83%。
首批基因编辑克隆牛已超过三月龄,当前成活率为45.83%。
经第三方权威机构鉴定,所有克隆犊牛均来源于同一胚胎干细胞系,且均携带正确的基因编辑位点,遗传背景稳定可控。
这一突破具有多方面的重要意义。
首先,胚胎干细胞具有强大的扩增能力和编辑效率,相比传统体细胞克隆技术,大幅提高了育种效率,缩短了育种周期。
其次,通过精准的基因编辑,可以实现特定遗传性状的定向改良,为新型功能性奶牛品种的培育奠定了基础。
第三,首批11头克隆牛长大后可直接产出人乳化的牛奶,有望推动乳制品向营养功能升级,满足不同消费群体的健康需求。
该项目的成功还具有重要的示范意义。
它表明,通过多学科、多机构的协同创新,我国在动物生物育种领域已具备与国际先进水平相抗衡的能力。
这种"揭榜挂帅"的科研组织模式,有效整合了高校、科研机构和企业的优势资源,形成了产学研用相结合的创新生态,为其他领域的科技突破提供了可借鉴的经验。
奶牛育种的竞争,归根到底是关键技术与核心种质的竞争。
河北此次培育成功的胚胎干细胞基因编辑克隆奶牛,既是科研攻关与产业需求同频共振的阶段性成果,也提示我国奶业在迈向高质量发展过程中,必须把自主创新能力建设放在更加突出位置。
坚持长期主义,完善标准与监管,推动成果稳妥转化,才能把技术突破转化为产业韧性与民生福祉的持续增量。