嵌合體（chimera或mosaic）是指由各自獨立并存（混合存在）的不同基因型細胞或組織互相接觸組成的生物體，被稱為嵌合體。本質上講，嵌合體是由兩種或者更多“個體”構成的一種生物體，它包含著兩組DNA，其代碼構成兩種不同的生物體。嵌合體可自發產生或由人工產生。
在胚胎遺傳學中，嵌合體是指把兩種以上的早期胚胎或胚胎組織聚集在一起，共同發育分化成一個個體。而在植物遺傳中，嵌合體是由兩個或多個遺傳特性上有差異的體細胞組織組成的個體。嵌合體產生的機制是由兩個或多個遺傳上不同的合子細胞合并發育而成。按其形成的不同基因型組織來源，可分為同源嵌合體和異源嵌合體。嵌合體在果樹園藝中有很高的經濟價值。人們也常利用嵌合體動物的特性，應用于發育生物學、細胞生理學和細胞遺傳學的研究，而且還可用于免疫反應或作疾病模型動物，開展以治療遺傳疾病為目的的研究。
1646年，意大利園藝學家費拉里烏斯首先報道了自然發生的柑橘類嵌合體。1901年，漢斯·斯佩曼為了查明兩棲動物（蛙）的發育機制進行了嵌合體研究，最早培育出嵌合體個體。1907年，H.溫克勒把嵌合體比喻為希臘神話中的獅首羊身蛇尾的神獸Chimera；嵌合體由此而得名。1910年，德國遺傳學家E.鮑爾證明所謂營養雜種其實是嫁接嵌合體。1961年，安德烈·塔可夫斯基（Tarkowski）首次在哺乳動物中培育出了嵌合體，獲得了8細胞期胚胎聚合的嵌合體小鼠。1974年以后，先后獲得大鼠、兔、羊的嵌合體。1977年，P.S.卡爾森等報道利用組織培養的方法培養出煙草種間嵌合體，為植物遺傳工程提供了新的可能性。到了20世紀80年代，又獲得了牛、豬以及小鼠、大鼠的種間嵌合體，還獲得了綿羊和山羊、牛和水牛等屬間嵌合體等。2023年，中國科學院利用胚胎干細胞培育出靈長目嵌合體小猴。
名詞來源
嵌合體一詞起源于希臘神話，是指獅頭、羊體、蛇尾的怪物。
概念
生物化學與分子生物學、動物學、畜牧學
嵌合體（chimera）是指一種含有兩種以上基因型組織的個體（生物體）。主要用于描述基因型來自兩個或兩個以上個體。可能是基因突變、染色體異常分離或移植的結果。也可能由來自不同基因型合子的胚胎嵌合而來的個體。
生殖醫學、血液學、醫學遺傳學
嵌合體（mosaic）是指體內同時存在兩種或兩種以上的核型細胞系所組成的個體。嵌合的形式包括染色體數目異常之間的嵌合、染色體結構異常之間的嵌合、染色體數目和結構異常之間的嵌合。
若不同核型的細胞來自同一個合子則稱為同源嵌合體（mosaics，mos）；若不同核型來自兩個或兩個以上的合子則稱為異源嵌合體（chirmera，chi）。
器官移植學
嵌合體是指由來自不同基因型的合子演變而來的兩個或多個不同的細胞系混合構成的個體。也指源自不同物種的脫氧核糖核酸序列重組的DNA分子。
歷史沿革
1646年，意大利園藝學家費拉留斯發現比查利亞桔的果實一半是香櫞，一半是桔，首次揭示了自然狀態下柑橘屬植物出現的嵌合體現象；1860年，德國養蜂學家奧伊格斯特在蜜蜂屬群體中發現了嵌合體的存在；1875年，C.R.查爾斯·達爾文在他的理論中，將接穗和砧木產生的中間狀態的植物稱為營養雜種，后來，德國遺傳學家E.鮑爾證明了營養雜種是嫁接過程中形成的嵌合體。1901年，漢斯·斯佩曼為了查明兩棲動物蛙的發育機制進行了嵌合體研究，最早培育出嵌合體個體。1907年，德國植物學家和遺傳學家H.溫克勒利用番茄和龍葵反復嫁接，結果兩個體均易結合并能產生愈傷組織。隨后又生出了新梢，他隨后用希臘神話中的獅首羊身蛇尾的神獸chimera將此組織命名為嵌合體，由此嵌合體而得名。1929年，美國遺傳學家A.H.斯特蒂文特利用果蠅的嵌合體研究胚胎發育。
1942年，尼古拉斯和霍爾用不同品系大鼠的1細胞期卵裂球進行嵌合體研究，獲得了發生聚合的胚胎，并有一枚胚胎發育至產仔。由于當時無法對嵌合體動物進行檢測，因此未能被確認是嵌合體。之后，在一段較長時期內未見有關嵌合體研究的報道。直到1962年，塔可夫斯基（Tarkowski）首次在哺乳動物中培育出了嵌合體，獲得了8細胞期胚胎聚合的嵌合體小鼠。之后，明茨（Mintz）于1965年通過四年對小鼠嵌合體的研究，獲得了正常的小鼠嵌合體。1968年，加德納創建了囊胚注射法，制作出嵌合體小鼠。之后嵌合體研究迅速開展起來。1974年以后，先后獲得大鼠、兔、羊的嵌合體。1977年，P.S.卡爾森等報道利用組織培養的方法培養出煙草種間嵌合體，為植物遺傳工程提供了新的可能性。到了20世紀80年代，又獲得了牛、豬以及小鼠、大鼠的種間嵌合體，還獲得了綿羊和山羊、牛和水牛等屬間嵌合體等。
中國動物嵌合體的研究起步較晚，1987年至1989年，孫長美、林大光等進行了豬胚胎嵌合體的研究，經微注射將8~12細胞注人受體的囊胚內細胞團上，移植后約40%妊娠，其中1頭產仔2頭。1988年，陸德裕等用不同發育時期內細胞團構建獲得嵌合體兔。1989年張鎖鏈等獲得嵌合體小鼠。2023年，中國科學院神經科學與智能技術卓越創新中心團隊將A猴的胚胎干細胞注射到B猴的胚胎內細胞團中，再將嵌合胚胎植入C猴體內代孕，最終誕生了嵌合體小猴。
分類
根據不同基因型組織來源劃分
按形成嵌合體的不同基因型組織的來源，嵌合體可分為同源嵌合體和異源嵌合體。
同源嵌合體
同源嵌合體，凡染色體不分離、染色體丟失，核內復制以及在染色體斷裂和變位重排基礎上產生的多種類型的染色體數目和結構異常，若發生在受精卵的早期卵裂階段，均可形成各種同源嵌合體，如染色體不分離發生在卵裂早期及其后的體細胞的有絲分裂，這種情況又稱合子后期不分離（post-zygoticnm-disjunction），其后果往往導致嵌合體的產生。如第一次卵裂發生不分離時，形成二種非整倍體的細胞系即（2n+1）和（2n-1）；當第二次卵裂發生不分離時，則形成三個細胞系的嵌合體（45/46/47）。同源嵌合體可分為兩種：染色體嵌合體和基因嵌合體。
異源嵌合體
異源嵌合體，嵌合成分來自不同的受精卵所產生的嵌合體。和同源嵌合體一樣，嵌合成分可以包含不同的染色體或不同的基因。當二個具有正常染色體組的精子同時使一個正在進行孤雌分裂的卵子的二個卵細胞受精；或使二個分離的卵子受精后，二個胚胎融合；或使一個卵核和一個極體受精，結果形成具有XX/XY性染色體組的雌雄異源嵌合體。另外雙雌受精可形成一個由二倍體和三倍體細胞系所組成的異源嵌合體。此外，由于染色體不分離、染色體丟失，核內復制以及在染色體斷裂和變位重排的基礎上所發生的各種類型的染色體數目異常和結構畸變的二種或二種以上的精子或卵子進行雙雌或雙雄受精卵，也可形成具有各種數目或結構異常的異源嵌合體。
根據變異細胞所處的位置
嵌合體可分為周緣嵌合體、周緣區分嵌合體、扇形嵌合體、花斑嵌合體。
周緣嵌合體
頂端三個組織發生層的某層的全部細胞發生遺傳物質改變而分裂形成的嵌合體，突變組織占據了1-2個組織發生層，就會形成周緣嵌合體。根據變異細胞所處的層次，又分為內周、中周和外周緣嵌合體。如果某兩層細胞同時出現變異，分別稱為外中周、外內周和中內周緣嵌合體。
周緣區分嵌合體
同一層里有不完全周緣而擴大的區分嵌合體。也可分為外、中、內、外中、中內、外內部分周緣嵌合體等6種。
扇形嵌合體
在組織發生層內或層內與層間的部分細胞發生遺傳物質的變異，叫做扇形嵌合體。扇形嵌合體也可分為外扇、中扇、內扇以及外中扇、中內扇和外中內扇等六種類型。
花斑嵌合體
突變組織與未突變組織互相穿插，排列不規則。
嵌合體在生長發產過程中可發生轉化或使突變組織消失。如周緣區分嵌合體的突變區的腋芽梢可轉化為周緣嵌合體，未變區的腋芽梢為非突變體，交界處腋芽梢仍可為周緣區分嵌合體。再如外中內扇形嵌合體、扇面內突變區的腋芽梢轉化為同質突變體，扇面外非突變區的腋芽梢為非突變體，交界處的腋芽梢仍為扇形嵌合體、轉化和消失還可由組織重排而發生，包括貫穿，即某一層貫穿并占據另一層，顏倒，兩層彼此易位，越界，即同一層內側方取代。
形成機制
同源嵌合體
同源嵌合體的成分來自原屬同一受精卵，大部分由染色體畸變和基因突變（自發或誘發）產生。可分為兩種：染色體嵌合體和基因嵌合體。
染色體嵌合體
染色體嵌合體產生主要有：
1、染色體結構變化，如因染色體倒位，由位置效應而產生的玉蜀黍屬谷粒花斑嵌合體和因部分缺失產生的煙草花色斑、桑蠶（春蠶）斑油蠶、斑黑縞蠶等嵌合體。
2、同源染色體在體細胞有絲分裂時發生交換，導致體細胞重組（見連鎖和交換），使某些組織出現隱性性狀，另一些組織保持顯性性狀如果蠅體剛毛（sn）和黃體（y）孿生斑塊嵌合體。
3、染色體數目變化，嵌合體成分是不同染色體數目或倍性的細胞、組織或器官；或者是遠緣雜種后代由于有絲分裂不穩定性而產生的混倍性組織，例如八倍體油菜抽生的四倍體分枝等。
4、X染色體失活，在XY染色體性別決定動物中由于雌性動物的部分細胞中成對的X染色體中的一條失活而出現的花斑嵌合體（見劑量補償效應），這種嵌合體只限于雌性動物，例如三色貓等。
5、雌雄嵌合體，在XY染色體性別決定生物中，由于XX合子在卵分裂過程中X染色體丟失所產生的嵌合體。例如雌性果蠅的一個X染色體上有白眼基因w，另一個X染色體上有它的野生型等位基因W，W/w雜合體的復眼在一般情況下呈正常的暗紅色，如果由于卵裂產生的兩個子細胞核中的一個丟失了帶有W基因的X染色體，這樣兩個子細胞核發育成的果蠅身體半邊的基因型是W/w，具有雌性果蠅的特征，腹部末端尖削，黑紋狹窄，前肢無性梳，復眼暗紅色，而另一半邊的基因型有O/w，體型具有雄性果蠅的特征，腹部末端圓鈍，黑紋較寬，前肢具有一排稱為性梳的粗短剛毛，復眼呈白色（圖1）。
基因嵌合體
基因嵌合體主要包括：
1、胞質基因嵌合體（如常春藤、紫茉莉中由葉綠體基因突變或不規則分離產生的色素花斑嵌合體）。
2、核基因嵌合體（如小鼠皮毛色斑、飛燕草玫瑰紅花斑上的紫色條紋嵌合體等），它們的產生都是核基因突變后在正常遺傳背景上出現的變異組織的嵌合體。
異源嵌合體
多數異源嵌合體為人工構建，構建方法有嫁接、胚胎并合、移植等。少數異源嵌合體是天然的，例如蜜蜂屬的雌雄嵌合體由一個二倍體受精卵（一般發育成為雌體）和一個未受精的單倍體極核（一般發育成為雄體）并合后發育而成，桑蠶中的雌雄嵌合體則是由一個受精卵和一個受精的極體并合后發育而成。
整體嫁接：維管植物中取得異源嵌合體的常用方法。一般將接穗和砧木的愈合部位橫截為二，在斷面上形成的愈傷組織常能分化并長出新芽。凡是具有嫁接雙方特征的新枝都是嵌合體。如果外層組織原層來自嫁接一方，其余原層屬于嫁接另一方則發育為周緣嵌合體；如果全部組織原層有一個區段為一方，其余的為另一方便發育為扇形嵌合體；如果某一層的一部分為一方，其余為另一方，或是雙方組織在構成組織原層時相互鑲嵌，便發育為周緣區段嵌合體，如果雙方組織在空間位置上呈不規則分布便成為花斑嵌合體。
組織并合：1972年P.S.卡爾森等將栽培煙草和雜種雙倍體煙草的髓組織緊貼培養，挑選有雙方特征的嵌合體組織塊繼代培養，可使之分化成為嵌合體小植株。將不同基因型的愈傷組織塊緊貼培養，或以酶處理使雙方愈傷組織細胞解離后相互混合，再行培養后也能得到類似結果。
胚胎并合：1967年美國學者B.明茨從純系黑鼠和純系白鼠的輸卵管中分別取出8細胞期到桑椹期的胚胎，在試管內用蛋白酶去除透明帶，使兩個幼胚緊密接觸并融為一體，在體外繼續培養到胚泡階段，然后移植到經孕激素處理的母鼠子宮內，所獲得的皮毛黑白混生的嵌合體小鼠稱為異表型嵌合體。
移植：用射線照射使受體哺乳綱失去免疫特異性，然后將具有正常活力的另一基因型的供體骨髓細胞植入受體的骨髓中，受體內兩種基因型的漿細胞有時能夠長期存活而構成漿細胞嵌合體。
鑒定嵌合體標準
嵌合體主要通過外觀觀察、生化或分子檢測等手段以確定后代是否為嵌合體。
在細胞遺傳診斷中，確定一個個體為嵌合體的根本準則，是標本中觀察到的部分非整倍體細胞不是由隨機丟失（亞二倍體）或獲得（超二倍體）所致，而是一種體內的真實反映。通過帶型的鑒定很易明確多余或丟失的染色體是否能在不同細胞中得到證實。例如，在一個個體的標本中，如果除了2n=46(性染色體為XY)的細胞外，還有少數2n=47的細胞，經帶型分析，2n=47的細胞中有的多了1個第7號染色體，而另一些則多了1個第18或第10或第12號染色體，就可以判斷言出是由于制片過程隨機地獲得了個別染色體的緣故，從而排除了嵌合體的可能性。相反地，除了2n=46（性染色體為XX）的細胞外，經顯帶核型分析在幾個2n=45的細胞中都是丟失同一個染色體（例如X染色體），那就說明該個體內確實還有另一種細胞系（45，X）存在，所以是46，XX/45，X嵌合體。如若能在該個體的另一種組織（如皮膚或骨髓）中也發現有上述二種細胞系，那就更證實了以上結論。
應用
植物
嵌合體在果樹園藝中有很高的經濟價值。例如日本土橋紅蜜柑是扇形嵌合體，在紅色果皮上鑲嵌有艷麗的黃色條紋。許多名貴的花卉也是嵌合體。嵌合體一般不能通過有性生殖保種，但可以采用組織培養方法保種和繁殖
動物
可應用于以下幾個主要方面：發育生物學領域、生理機能研究、產業上利用。
發育生物學領域：
1、卵裂球的分化能力（細胞排序和分化）研究。細胞分化是發育生物學的核心問題。嵌合技術可將不同時期、不同來源、基因型不同的胚胎細胞通過注人和聚合組裝在同一個體中，根居它們在組織和器官中的存在率或存在與否可以分析出該卵裂球的分化能力和參與胚胎、個體發的程度、各細胞間的遺傳信息與發育的關系以及分化的方向等。
2、性別分化研究。可利用嵌合體分析與性別分化有關、參與性腺或性細胞分化的細胞及其周控機制。正常的胚胎的性比為1XX:1XY，將這些胚胎進行聚合并發育為個體時，性別組成為XX/XX、XX/XY和XY/XY，所以嵌合體個體的性比應當是1:2:1。（1）進行X染色體失活規律及其作用研究。將X染色體沒有失活的細胞與胚胎細胞組合成合胚胎，通過追蹤XX活化胚胎的發育過程，就有可能查明性腺的分化及其作用。（2）性腺功能不全基因作用研究。通過培育由缺乏雄激素的雄性細胞（Tmm/Y）或其他性泉功能不全細胞，與正常雄性胚胎細胞所組成的嵌合體個體，分析睪丸分化與精子形成的關系，優有可能查明雄激素在性別分化中的作用以及異性雙胎不育母犢的發生機制、預防方法等。（3）基因表達機制研究。將基因型明顯不同的2組或3組（依需要而定）分裂球相聚合，以各分裂球（細胞）中特異性抗血清或脫氧核糖核酸克隆探針為標記，通過分析發育過程中這些細胞的排字與相互間分化能力的關系，可查明各細胞間的遺傳信息與發育的關系以及在分化后的組織、器官中的位置。（4）挽救單親純合致死胚胎研究。哺乳動物一種常見的胚胎致死是由于孤雌生殖造成的，即所有的染色體都來自于單親。這種胚胎如果與正常雙親的胚胎嵌合，可以得到挽救，并能正常發育，具備生殖能力。
生理機能研究：
1、免疫機制研究。通過分析血液嵌合的免疫細胞嵌合體個體中的免疫應答，查明正常個體的防御機制。由聚合胚胎獲得的嵌合體小鼠以及由放射線誘導的骨髓嵌合體小鼠相當穩定，所以可以長期利用這些嵌合體小鼠開展這項研究。
2、遺傳病研究。治療人類的遺傳病時可以首先建立人類的遺傳病動物模型，通過對動物模型進行治療研究獲得有效的治療方法。例如，人的三體21（唐氏綜合征）的動物模型、神經管不全動物模型、白血病動物模型等均已利用嵌合體技術獲得。另外，也可以利用基因導人或轉染的方法將遺傳病基因轉入胚胎干細胞，再通過制備嵌合體培育遺傳病動物模型，以尋求治療方法。
產業上利用：
通過嵌合體技術可以獲得常規方法無法培育出來的雜種動物，尤其是在自然條件下絕不會產生的種間雜種。為此用嵌合體技術可生產有極高適應能力和商品價值的種間雜種。
1、種間嵌合體。可以利用種間嵌合體雜種對繁殖障礙與種或屬間進化的關系進行研究。嵌合體技術可作為家畜或野生動物，特別是瀕臨滅絕的動物的有效繁殖方法。利用嵌合體技術能夠獲得通過交配或人工授精不能培育出的雜種。另外，還可以用來闡明種間雜種不育原因、分析雜種發生率低的因素等，對遺傳上的不適合性進行研究。
2、種間移植（分析胎兒-母體的相互關系）。進行種間動物間的胚胎移植，如將瀕危動物胚胎移入家畜體內。此方法如可行，可望在實際應用中不斷擴大珍稀動物數量。
3、毛皮動物嵌合體。通過嵌合體技術獲得常規法無法得到的毛色和斑紋的毛皮類型，具有極高的商品價值。
4、生產轉基因動物。通過將目的基因轉入ES細胞，然后將ES細胞注入囊胚腔生產轉基因動物。
5、生產移植器官。通過將胚胎細胞注入囊胚腔并嵌合，將來發育成某種特定器官，如能克服免疫排斥反應，有望用于器官移植。
嵌合體制作的局限性
1、種間限制：異種嵌合體個體的誕生，有力地證實了不同種動物間胚胎細胞是可以融合，形成雜交細胞，并無限制地生長下去的。但是，在實驗中不同種間的胚胎聚合形成嵌合體胚胎后，一種胚胎細胞（供體）在另一種胚胎內的存活、分化和增殖會受到極大的限制，這主要來自以下三個方面的因素：一是受體胚胎細胞對供體細胞的排斥；二是兩種胚胎細胞在分化、發育和增值方面的不協調性；三是受體子宮對嵌合胚胎內異種細胞的排斥。這些因素致使試驗中出現頻率較高的死胎、發育停滯或流產現象。
2、細胞分化程度：在種內動物（如小鼠）嵌合體制備過程中發現，不管是兩種胚胎還是多種胚胎制成的嵌合胚胎，細胞間均能協調地生長發育，而不發生免疫排斥現象。但是，無論是進行供體-供體、供體-受體動物間，還是進行嵌合體-供體、嵌合體-受體動物間的組織或器官移植，均會發生強烈的免疫排斥反應。
3、胚胎干細胞和畸胎瘤細胞：干細胞和瘤細胞由于它們所處的位置不同，或制作嵌合體的方法不同，其發育方向也不同。自囊胚培育出的胚胎干細胞（ES），只有用注射法注射到囊胚腔或卵周間隙后，形成的嵌合體胚胎才能參與宿主內細胞團的發育，廣泛地分化成各種組織或器官，并能產生有功能的生殖細胞。而ES細胞如果單獨在體外培養，幾乎不能再形成囊胚。畸胎瘤細胞隨著自身發育，可分化為許多種不規則排列的組織。這些組織和細胞在體外培養中可以迅速生長，但最終往往分化成幾種不同的終末細胞。而當把這些畸胎瘤細胞注射到囊胚腔內時，他們就會整合到內細胞團里并參與正常組織的形成，好像是迷路的細胞又回到了正常的分化途徑上，但最后形成的嵌合體很少能產生配子。在制作嵌合體時，不論是畸胎瘤細胞還是胚胎干細胞，最好采用囊胚腔內注射法，因為這兩種細胞的表面已發生了特征性變化，易被受體胚胎細胞排斥，故很難用聚合法形成嵌合體。
嵌合體研究的意義
哺乳動物嵌合體在發育生物學、細胞生理學和細胞遺傳學的研究中具有重要作用，而且還可用于免疫反應或作疾病模型動物，開展以治療遺傳疾病為目的的研究。同時，在創造出自然條件下完全不能發育的異種間雜種等方面，嵌合體也是極為有效的手段。此外，對水貂、狐屬、絨鼠、卡拉庫爾羊等珍貴的毛皮動物或家畜，可利用嵌合體技術獲得新的毛皮花色類型，以提高毛皮產品的商品價值。
參考資料 >
原來你是這樣的“嵌合體”.人民網.2024-07-31
從克隆猴到嵌合猴，靈長類模型還有多遠.新華網.2024-07-30
嵌合體.術語在線.2024-08-09
生物嵌合體：身體中另一個“他”.中國科普網.2024-08-06