中科院科學(xué)家研究突破性別枷鎖,得到了世界上首只雙父親來源的小鼠,以及性狀正常的雙母親小鼠。
數(shù)百萬年來,精子和卵子的結(jié)合被認(rèn)為是高等動(dòng)物新生命誕生的必經(jīng)之路,同樣維系著人類種族的繁衍。然而,人們心中固有的經(jīng)典生殖規(guī)律可能會(huì)被打破。
中國科學(xué)院動(dòng)物研究所胡寶洋研究員、周琪研究員和李偉研究員團(tuán)隊(duì)合作,通過對(duì)單倍體胚胎干細(xì)胞進(jìn)行印記基因修飾并利用該細(xì)胞進(jìn)行復(fù)雜胚胎操作的形式,得到了世界上首只雙父親來源的小鼠,以及性狀正常的雙母親小鼠。相關(guān)工作于10月11日以長文的形式在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞干細(xì)胞》(Cell stem cell)上發(fā)表。
科學(xué)家們首先創(chuàng)造了“人造精子”:在實(shí)驗(yàn)室中,一顆小鼠的精子被注射到去除細(xì)胞核的卵子中,精子經(jīng)歷了卵子的重編程后華麗地變身為一種新型的干細(xì)胞——“孤雄單倍體干細(xì)胞”。
研究發(fā)現(xiàn),孤雄單倍體干細(xì)胞既保持了胚胎干細(xì)胞的多能性和分化潛能,又同精子一樣僅具有一套染色體。更為神奇的是,科學(xué)家們利用孤雄單倍體干細(xì)胞成功地替代精子完成了卵母細(xì)胞受精的使命,繁育獲得了后代。
那么,單倍體干細(xì)胞能否“性別逆轉(zhuǎn)”,實(shí)現(xiàn)孤雄單倍體干細(xì)胞和孤雌單倍體干細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)換呢?然而要真正實(shí)現(xiàn)性別的“逆轉(zhuǎn)”可不容易。哺乳動(dòng)物在進(jìn)化過程中,為了區(qū)分精子和卵子,在各自的基因位置上進(jìn)化出類似于“鎖”一樣的印記基因,而要想性別“逆轉(zhuǎn)”,就要在印記基因上下功夫??茖W(xué)家們利用“基因編輯”技術(shù)改變了小鼠孤雌單倍體干細(xì)胞中兩個(gè)被稱為H19和IG的重要印記基因區(qū)域,這使得它們?cè)诨蛐螒B(tài)上具有了精子的特征。
經(jīng)過一系列“瞞天過?!钡母脑欤瑏碜源剖驛的卵母細(xì)胞先被激活,之后完成了性別逆轉(zhuǎn),并被再次注射進(jìn)來自雌鼠B的卵母細(xì)胞中?!八齻儭弊罱K突破了性別的束縛,獲得了愛的結(jié)晶,成功地發(fā)育成為由兩個(gè)雌性小鼠作為親本的后代,哺乳動(dòng)物的孤雌生殖已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成為現(xiàn)實(shí)!
然而更多人的關(guān)注點(diǎn)在于這種來源的個(gè)體是否健康。正如公眾關(guān)心的一樣,我們驚奇地發(fā)現(xiàn)這種獲得個(gè)體除了意外獲得了長壽特性外,存在生長速度緩慢、焦慮難安的精神問題。為了獲得健康的雙母親來源的個(gè)體,科學(xué)家又找到了一個(gè)新的精子來源的大鎖——Rasgrf1,這把大鎖一加,獲得的孤雌個(gè)體就和正常個(gè)體無異。
既然雌性之間的同性生殖已經(jīng)被科學(xué)家攻克,那么雄性之間的同性生殖自然也不會(huì)遠(yuǎn)了??茖W(xué)家們通過精確修飾孤雄單倍體干細(xì)胞上6個(gè)印記基因,并將其與另外一枚精子同時(shí)注射到小鼠去核卵中,培養(yǎng)成胚胎干細(xì)胞,通過四倍體補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢缘玫胶蟠?,并可以短期存活?/p>
如今,哺乳動(dòng)物同性生殖已在實(shí)驗(yàn)室中獲得了成功。然而,科學(xué)仍在不斷發(fā)展,終有一天,我們將解開關(guān)于生命和人類自身的奧秘。