论文标题：Intracellular Strain Evaluation-Based Oocyte Enucleation and Its Application in Robotic Cloning

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.04.016

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自1996年第一只克隆羊诞生，克隆技术由于在动物育种方面的巨大潜力而得到了很大关注。体细胞核移植技术（somatic cell nuclear transfer，SCNT）是动物克隆的核心，其操作过程非常复杂，不可避免地造成细胞内损伤。通常来说，只有不到1%的重构胚胎能够发育成克隆动物，克隆的低成功率是制约其广泛应用的主要原因之一。

天津市畜牧兽医研究所崔茂盛研究团队、南开大学赵新研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2023年5月刊发表了题目为《基于细胞内应变评估的卵母细胞去核方法及其在机器人化克隆中的应用》的研究性文章，提出了一种基于细胞内应变评估的卵母细胞去核方法，以减少体细胞核移植中的潜在细胞内损伤，从而提高克隆成功率。文章根据细胞内速度场计算细胞内应变，进而将内应变作为评价标准来改进去核操作。在此基础上，文章开发了一套机器人批量体细胞核移植系统，用于实现机器人化克隆。

图. 自主研发的NK-MR601 SCNT微操作机器人系统。（a）微操作机器人系统的主要组成部分；（b）机器人化SCNT系统；（c）平台和微操作手臂。CCD：电荷耦合器件。

文章表明，所提出的方法显著减少了细胞内的大应变。与初始平衡压力为0.9 psi的手动操作相比，最大应变降低了60.8%（从0.79降至0.31）。此外，所提出的方法将囊胚率从10.0%提高到20.8%，这是一个巨大的成就，因为囊胚是成功克隆的象征。文章还将卵母细胞去核方法应用于SCNT，并实现了机器人化批量SCNT；成功生产了17头克隆仔猪，13头克隆仔猪发育到足月，克隆成功率2.5%，取得了优于人工操作的操作效果。机器人化的SCNT确保了操作过程和操作结果的一致性，从而使克隆过程中的生物化学操作环境和条件受益最大。

值得注意的是，从操作对象的角度来看，文章将细胞内应变引入微操作，并提供了一种优于手动操作效果的方法。这将促进克隆技术和许多其他生物操作的应用，如单精注射和极体基因组移植。用于生物操作的机器人系统，如手术机器人，也会对组织和器官造成生物损伤。然而，由于生物体的复杂性，因此评估损伤比较难。文章在细胞水平上探索了机器人操作、细胞内应变和潜在的细胞内损伤之间的联系，这也为探索手术机器人操作过程中的损伤打开了大门。文章指出，未来将进一步改进机器人化SCNT。

引用信息：Mingzhu Sun, Yaowei Liu, Maosheng Cui, Qili Zhao, Xiangfei Zhao, Yidi Zhang, Jingjing Huang, Guizhang Lu, Xin Zhao. Intracellular Strain Evaluation-Based Oocyte Enucleation and Its Application in Robotic Cloning [J]. Engineering, 2023, 24(5): 73-83.

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原文链接：https://www.engineering.org.cn/engi/EN/10.1016/j.eng.2022.04.016

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