模式与经济动物基因操作品系的构建通常需耗费数月甚至数年的时间成本，如何在最短时间内实现品系高效构建是领域的迫切需求。将异体来源的性腺原基移植到即将性成熟的受体动物以实现快速配子发生，有望解决上述问题。然而，该策略面临的主要挑战在于如何克服受体动物对异体供体组织的免疫排斥。一个值得深入探索的问题是：能否利用2025年诺贝尔生理学或医学奖获奖成果——Foxp3介导的调节性T细胞(Tregs)在维持免疫耐受中的核心功能（Hori et al., 2003），建立Tregs诱导的免疫耐受受体动物，从而克服受体对异体移植物的免疫排斥？
中国科学院水生生物研究所孙永华团队在前期研究中，发现Foxp3a而非Foxp3b是介导斑马鱼中Tregs功能的主要转录因子，其突变导致性腺分化过程中免疫稳态失衡和精子发生障碍（Li et al., Journal of Genetics and Genomics, 2020）；团队还建立了基于诱导性原始生殖细胞和生殖干细胞移植的鱼类跨物种借腹生殖技术（Nature Communications, 2023；Science China Life Science, 2022）。
近日，孙永华团队在Journal of Genetics and Genomics上发表题为“Engineering Tregs-mediated immune tolerance via foxp3aoverexpression to evade allograft transplantation barriers in zebrafish”的研究论文，通过构建foxp3a转基因斑马鱼，成功建立了诱导性Tregs（iTregs）介导的免疫耐受受体策略，突破了异体性腺原基皮下移植（SGPT）的免疫排斥障碍，显著加速了供体配子的产生和品系构建。
在本项研究中，团队首先通过过表达Tregs核心转录因子编码基因foxp3a，成功构建了免疫耐受能力显著增强的斑马鱼品系Tg(CMV:foxp3a)（图1A–D）。与免疫缺陷鱼不同，该品系在标准条件下能够正常生长和繁殖（图1E）。多组学分析揭示了foxp3a过表达重塑了斑马鱼的免疫图谱：介导排斥反应的效应性T细胞和B细胞比例明显下降，同时可快速转化为功能性iTregs的静息态T细胞比例显著上升，显著提升了转基因鱼的免疫耐受力。
图1 Foxp3a的过表达实现斑马鱼iTregs的成功诱导
为了加速供体性腺的发育进程，首先研究者分离异体来源的性腺原基组织，移植到内源生殖细胞剔除的2月龄野生型斑马鱼受体的背部皮下组织，结果所有移植体均在移植后14天被彻底清除，异位性腺无法正常发育（图2A; C）；令人欣喜的是，当以2月龄Tg(CMV:foxp3a)免疫耐受斑马鱼作为移植受体时，在约1/4的转基因受体中，供体性腺原基能够在受体皮下成功定植和增殖，形成明显膨大的异位性腺组织块，表明iTregs策略能够有效促进受体鱼的移植免疫耐受（图2A–C）。
图2 利用iTregs诱导免疫耐受的斑马鱼实现异体性腺原基成功定植与增殖
进一步的研究发现，在膨大的性腺原基组织块中，异体来源的生殖细胞在2月龄的受体中进行着超快速的精子发生（图3A–F），仅需约1个月即可产生异体来源的转基因或基因编辑F1代（图3G）。
图3 皮下移植性腺中的超速精子发生
此外，这一策略也显著提升了生殖干细胞腹腔移植（IGCT）的效率。相比传统至少3个月的F1代构建周期，该策略大幅缩短了配子成熟周期，显著提升了斑马鱼品系的构建效率（图4）。
图4 利用iTregs免疫耐受鱼实现SPGT和IGCT介导的品系超速构建示意图
综上所述，该研究利用foxp3a过表达重塑移植受体的免疫微环境，攻克了同种异体移植的排斥难题，实现了供体配子的超速成熟。这一突破为鱼类异体甚至是跨物种借腹生殖的规模化应用奠定了免疫调控基础，并为模式和经济动物基因操作品系的超速构建开辟了一条新的技术路径。
中国科学院水生生物研究所博士生祝俊雯和郝永康为该论文共同第一作者，孙永华研究员为通讯作者，王小四副研究员为共同通讯作者。相关工作得到国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划项目等资助。文中所构建的转基因品系（CZ2204）已保藏于国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心。
参考文献
[1] Hori, S., Nomura, T., Sakaguchi, S. (2003). Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3. Science299: 1057-1061
[2] Wang, X., et al. (2023). Induced formation of primordial germ cells from zebrafish blastomeres by germplasm factors.Nat. Commun. 14: 7918
[3] Zhang, F., et al. (2022). Surrogate production of genome-edited sperm from a different subfamily by spermatogonial stem cell transplantation. Sci. China Life Sci. 65: 969-987
[4] Li, X., et al. (2020). A critical role of foxp3a-positive regulatory T cells in maintaining immune homeostasis in zebrafish testis development. J. Genet. Genomics 47: 547-561
