文章来源于：国家自然科学基金委员会

在国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项（项目编号：61327802）等资助下，南开大学赵新教授领导的研究团队自主研发了面向生命科学的原位显微分析与操作仪。研究团队利用该仪器实现了机器人化的体细胞核移植，进而将该技术应用于猪克隆流程，成功获得了克隆猪仔。这是国际上首次利用机器人技术获得的克隆猪。

作为一种常用的外源物导入细胞的方式，细胞显微操作技术广泛应用于生物工程领域。为了减轻实验操作者的工作负担，研究者开发出自动化微操作系统，实现了自动化胚胎注射、机器人化单精注射、机器人化贴壁细胞注射等多类微操作。然而，目前自动化微操作的操作过程与手工操作类似，这些操作在保证操作本身高效、高成功率的同时，并没有考虑到微操作对后续生物过程（如后续细胞培养）的影响，因此无法获得显著优于手工操作的生物结果。 

赵新教授研究团队面向生命科学发展的迫切需求，研制出具有可视化、微创化、定点化、定量化功能的，集检测分析与操作于一体的原位显微分析与操作仪，利用该仪器实现了机器人化的细胞核移植流程，并通过分析微操作工具与细胞接触过程中的细胞受力情况，实现了基于最小力的细胞拨动与细胞抽核，保证了细胞核移植操作过程中细胞受力最小。实验结果表明，基于最小力的细胞拨动与细胞抽核方法，显著减少了细胞拨动过程对细胞的伤害；后续细胞培养实验表明，与人工操作相比，细胞后续发育率显著提高，标志克隆成功的体外囊胚率从10%提高到21%。2017年1月初，研究团队分四批完成了510例核移植操作，并将这510枚克隆胚胎移植到6头母猪体内，两头母猪顺利受孕；4月底，两头受孕母猪产下成活克隆猪17头。

上述研究第一次用后续细胞培养成功率作为评测依据，建立了操作过程细胞受力情况与后续细胞发育的联系，得出了操作过程细胞受力越小，则伤害越小，最终细胞发育成功率越高的结论。该研究对其它机器人化生物操作有借鉴意义。

图 . 基于最小力的机器人化体细胞核移植与克隆猪仔。（A）卵母细胞受力分析；（B）卵母细胞拨动轨迹规划结果；（C）自动细胞拨动与手工拨动的控制误差对比；（D）自动细胞拨动与手工拨动刺入细胞深度对比；（E）机器人化的核移植过程；（F）克隆猪仔。