新技术：两只雄鼠也能繁育后代，下一步模拟人类染色体情况

图片来源：Pixabay

撰文 | 梅根·巴特尔斯（Meghan Bartels） 

翻译 | 林清

(资料图)

日本九州大学（Kyushu University）干细胞生物学家林克彦（Katsuhiko Hayashi）的研究团通过将雄性小鼠的染色体植入干细胞中，培育出了拥有两个生物学父亲的小鼠。研究中，他们首次将一个成年雄性小鼠的干细胞转化成了一个卵细胞，目前这项研究已发表于《自然》（Nature）杂志。在研究中，他们所使用的技术是被科学家称为体外配子形成（in vitro gametogenesis）的一个变种。他们利用该技术诱导多能干细胞产生了一些配子（精子或卵子）。这项研究也引发了一些有趣的思考，在未来某天，男性是否也可以生下有血缘关系的孩子？不过，研究人员强调任何此类尝试都还很遥远。

早期的一些技术能通过雌性动物的干细胞创造卵细胞。而林克彦的研究团队使用的是雄性小鼠的干细胞，他们删除了其中的Y染色体，并复制了X染色体。接下来，他们将修改后的干细胞植入同样由干细胞分化形成的人工卵巢中，使这些细胞能发育成卵细胞或卵母细胞（oocyte）。这些卵细胞便能接受雄性的精子并受精。林克彦和同事们将630个由这种卵细胞受精后发育形成的胚胎，植入代孕雌性小鼠的体内。

在近期伦敦举行的第三届人类基因组编辑国际峰会上，林克彦发表了演讲，表示最终培育出了7只能正常生长的小鼠幼崽。他们还对一只雄性和一只雌性幼崽进行了测试，证明这种方式获得的雌性小鼠在成年后具有生育能力。

“这显然还是比较初步的研究，”英国爱丁堡大学的生殖生物学家伊夫琳·特尔弗（Evelyn Telfer，未参与这项研究）说。她表示这项工作很有信服力，并称赞其能为生物体如何繁殖提供一些见解。但特尔弗担心的是，这些人造的卵细胞最终很少能发育成可以存活的小鼠。

正如林克彦在演讲时所指出的，在人类身上尝试这项技术将会困难得多。他说：“小鼠和人之间存在着巨大的差异。”特尔弗也表示，人类细胞的发育速度会比小鼠细胞慢得多。目前，很多科学家已经在实验室里研究出了一些人工繁殖小鼠的先进流程。但在人类细胞的研究中，这些系统并不成熟。特尔弗的研究是将一些自然的前体细胞培养成人类卵细胞。她说：“我认为现阶段我们在小鼠中的研究工作非常成功，但是要想将这些研究成果直接扩展到其他物种身上，将会困难得多。每个阶段都充满了各种未知的挑战。”

美国宾夕法尼亚大学兽医学院的生物医学家佐佐木幸太郎（Kotaro Sasaki，曾与林克彦有过合作）表示，目前还没有研究人员利用干细胞成功培育出人类的卵子或精子。他说：“在这一研究方向上，我们的研究落后很多。”不过，他认为也许在十年内，我们就能培育出人类配子。

而林克彦的下一步工作则是通过进一步的研究，模拟人类染色体交换（chromosome swapping）。佐佐木认为，在人类细胞中，删除Y染色体和复制X染色体可能不会这么顺利。他说，林克彦团队用在小鼠细胞中的一种促进染色体变化的化合物，在人类细胞中可能会导致许多额外的突变，对有机体的生长造成损害。

不过，在有任何人造人类胚胎出现之前，佐佐木还希望看到科学家先在猴子细胞中进行测试。他警告道，一些安全问题可能要到第二代才会显现出来。他还说：“将这种方法用于生殖……会产生大量的道德和法律问题，我们需要严肃看待这些问题。”

在演讲中，林克彦还特别提到了这项技术在人类中的一个潜在应用是帮助特纳综合征（Turner syndrome）患者。这是一种罕见的、和不孕症相关的疾病，会导致患者的体细胞只含有一条X染色体，只影响女性。

哈佛大学法学院（Harvard law School）教授I.格伦·科恩（I.Glenn Cohen）专门研究医学伦理学。他表示，这项新研究表明，整个社会需尽快就体外配子形成、监管及其伦理影响展开对话，宜早不宜迟。

科恩说，这项技术或许可以向多种有需求的家庭提供潜在的生殖方式，但这也会引发一系列独特的问题。“对于人类而言，这在技术上是否真的可行，在法律上是否真的可行，在家庭内部又可能会造成什么样的影响和改变?”

本文选自《环球科学》6月刊的前沿部分

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