I型干扰素受体(IFNAR2)敲除绵羊的妊娠挑战了反刍动物妊娠识别的公认范式

Pregnancy in type I interferon receptor (IFNAR2) knockout sheep challenges the accepted paradigm for pregnancy recognition in ruminants†

作者信息Christopher J Davies, Evan K Peterson, Aaron J Thomas, Andrea L Giles, Young-Min Lee, Irina A Polejaeva, Heloisa M Rutigliano
PMID42261664
发布时间2026-08-18
DOI10.1093/biolre/ioag121

实验完整度

文章包含基因敲除动物模型、体外细胞功能验证和体内繁殖实验,但动物数量少,仅两只IFNAR2−/−母羊成功妊娠,且缺乏机制性验证实验。

主要模型

IFNAR2敲除绵羊(Romney羊) 成纤维细胞系(来自IFNAR2−/−和IFNAR2+/−绵羊)

重点核对

IFNAR2基因敲除的确认(PCR-RFLP基因分型) 成纤维细胞对IFNA和IFNT的ISG反应(qRT-PCR) 母羊繁殖力验证(自然交配、孕酮水平监测) 妊娠确认(PSPB检测、超声检查) 羔羊基因型验证(PCR-RFLP)

摘要

包括干扰素tau(IFNT)在内的I型干扰素,曾被认为是在反刍动物中妊娠识别的信号,其作用由I型干扰素受体(IFNAR)介导,该受体是由IFNAR1和IFNAR2组成的异二聚体。利用CRISPR/Cas9在胎儿成纤维细胞中破坏了编码IFNAR的基因,并通过体细胞核移植(SCNT)生产了羔羊。随后,培育了一个IFNAR2+/−绵羊群体,并用其生产IFNAR2−/−羔羊。通过定量逆转录聚合酶链反应检测干扰素刺激基因表达,IFNAR2−/−绵羊的成纤维细胞系对干扰素α或IFNT无反应,证实了IFNAR的功能性敲除。野生型细胞在该检测中反应强烈。通过SCNT成功生产IFNAR2−/−羔羊表明,胚胎不需要表达IFNAR或对IFNT作出反应。然而,由于公认范式认为IFNT是妊娠识别所必需的,我们假设IFNAR2−/−母羊将不育。因此,当两只约9个月大的IFNAR2−/−母羊与一只IFNAR2+/−公羊交配后怀孕,并经历正常妊娠,最终于2023年5月产下健康羔羊时,这令人惊讶。这些妊娠表明,IFNAR,以及推测的IFNT,不是建立或正常进行妊娠所必需的。由于IFNAR−/−胎儿能存活至足月,且IFNAR2−/−公羊和母羊均能生育,除非存在另一个IFNT受体(这不太可能),否则IFNT不是妊娠识别或健康反刍动物胎儿发育所必需的。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
IFNT信号通过IFNAR是否是在反刍动物(绵羊)中妊娠识别和正常妊娠所必需的?
核心机制
IFNT通过I型干扰素受体(IFNAR)的信号传导不是绵羊妊娠识别所必需的;存在其他机制可以维持黄体功能。
主要证据
IFNAR2−/−母羊成功妊娠并产下健康羔羊,包括一只IFNAR2−/−羔羊;IFNAR2−/−成纤维细胞对IFNA和IFNT无ISG反应;IFN2262在妊娠第17天具有正常的胚胎和CL。
研究意义
这些发现推翻了IFNT是反刍动物妊娠识别必需因子的范式,表明存在冗余机制维持妊娠,对理解反刍动物生殖生物学具有重要意义。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

IFNAR2基因敲除绵羊的构建

验证IFNAR2基因敲除是否可行,并产生功能性敲除的绵羊模型。

使用CRISPR/Cas9在胎儿成纤维细胞中敲除IFNAR2基因,并通过体细胞核移植(SCNT)生产羔羊。

2

基因分型

确认绵羊的IFNAR2基因型(WT、+/-、-/-)。

通过PCR-RFLP分析从血液中提取的基因组DNA,检测IFNAR2等位基因的缺失。

3

成纤维细胞功能验证

验证IFNAR2敲除是否消除了细胞对I型干扰素(IFNA和IFNT)的应答。

从耳部皮肤活检分离成纤维细胞,用重组人IFNA或绵羊IFNT刺激,通过qRT-PCR检测ISG(MX1, MX2, ISG15, OAS2等)表达。

4

繁殖试验

评估IFNAR2−/−母羊的生育能力。

两只IFNAR2−/−母羊和一只IFNAR2+/−母羊与IFNAR2+/−公羊自然交配,监测孕酮水平、PSPB和超声检查以确认妊娠。

5

妊娠期和产后监测

观察IFNAR2−/−母羊的妊娠进展和分娩结果。

监测孕酮水平直至分娩,记录妊娠天数,产后对羔羊进行基因分型。

6

组织收集(补充观察)

收集妊娠早期组织以进行后续scRNA-seq分析,并观察早期妊娠形态。

IFN2262在第17天被安乐死,收集子宫内膜、黄体和胚胎,进行初步scRNA-seq分析(文中未详述)和形态学观察。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
重组人IFNANovus BiologicalsNBP2-26551
重组绵羊IFNTNovus BiologicalsNBP2-61440
RNeasy微型试剂盒Qiagen74104
SuperScript IV VILO cDNA合成试剂盒Invitrogen11754050
GeneRuler 1 kb Plus DNA标记ThermoFisher ScientificSM1333
孕酮ELISA试剂盒DRG InternationalEIA1561
BioPRYN ELISA试剂盒BioTracking--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
基因敲除绵羊构建
CRISPR/Cas9靶向IFNAR2基因的gRNA序列,SCNT操作流程
阅读提示:Materials and methods 中的 Animals 部分,以及参考文献[34]
基因分型
PCR引物序列、NcoI酶切条件、琼脂糖凝胶电泳参数
阅读提示:Materials and methods 中的 Genotyping of sheep 部分
成纤维细胞IFN反应
细胞培养条件(培养基、血清浓度、细胞密度)、IFNA和IFNT浓度(20 ng/mL)、刺激时间(24小时)、qRT-PCR引物序列
阅读提示:Materials and methods 中的 In vitro assessment of response to IFNA and IFNT 部分,以及补充表1
繁殖试验
母羊年龄(~9月龄)、公羊繁殖力、自然交配时间(2022年12月)、孕酮采样频率
阅读提示:Materials and methods 中的 Pregnancy in IFNAR2 knockout ewes 部分
妊娠确认
PSPB检测时间点(第18-45天)、超声检查时间点(IFN2211第46天,IFN2262第50天)
阅读提示:Results 中的 Breeding trial with IFNAR2−/− ewes 部分,图3、图4