卵子创建方面的一项新突破,使一只雌性小鼠能够产下只携带两个父亲基因的幼崽。
科学家通过将雄性XY染色体转化为雌性XX染色体,并利用纯雄性皮肤细胞制造卵子,从而实现了基因工程的这一壮举。
“这些小鼠看起来一切正常——它们长成了成年鼠,而且成年鼠也具有生育能力,”日本大阪大学的基因组生物学家Katsuhiko Hayashi说。
这项成就对同性生育以及治疗或预防性染色体疾病(如不孕症和唐氏综合征)具有重大意义。
“这很令人惊讶——我对取得这些结果感到高兴,”Hayashi说。
转基因小鼠
Hayashi和他的同事们为此技术已经工作了12年。这项技术基本上涉及从体细胞创建干细胞。
在多细胞生物中,体细胞是指除生殖细胞以外的任何类型的细胞。利用诺贝尔奖得主Shinya Yamanaka开发的技术,Hayashi的团队将基因引入体细胞,将其转化为多能干细胞,这是一种可以替代胚胎细胞的细胞类型。
在三月份发表于《自然》杂志的一项研究中,该团队描述了他们如何利用这项技术将小鼠的XY雄性染色体转化为XX雌性染色体。
改变小鼠染色体
简单来说,他们提取了一只雄性小鼠尾尖的染色体,将其转变为雌性染色体,然后将其添加到另一只雄性小鼠的染色体中。
他们仍然需要一只雌性小鼠来携带他们创造的卵子并进行生产,但基本的染色体并非来自代孕雌性。
利用这项技术,该团队将胚胎植入代孕雌性体内,然后代孕雌性产下了七只健康的小鼠——六只雄性和一只雌性。然而,总体成功率很低。
在植入了630只小鼠的胚胎中,只有1.1%的存活了下来。
但这七只幸存者也获得了生育能力——Hayashi表示,无论是雄性还是雌性后代都已繁衍了自己的后代。
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对唐氏综合征的影响
由于这项技术可以改变染色体,因此它也可以修复潜在的问题。
受影响的一种疾病可能是唐氏综合征或21三体,这是当一个人携带21号染色体的额外副本(部分或全部)时发生的。(大多数人类携带构成其基因组的23对染色体中的两对)。
小鼠的染色体不完全相同,但有些小鼠以及人类会携带一种称为16三体的疾病,该疾病可能导致受影响的胎儿死亡或出生后出现发育问题。
Hayashi的技术也消除了小鼠中的16三体问题。
由于16三体已被用作人类唐氏综合征的模型,因此这项技术有可能得到进一步发展,以帮助预防这种疾病。
解决不孕问题
在Y染色体过多或X染色体丢失的情况下,它还可以帮助修复不孕问题。
如果进一步发展,同性伴侣将能够拥有同时携带双方基因的婴儿。“[这项研究]为双父繁殖的可能性打开了大门,”作者在研究中说。
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有助于物种保护
这项突破也对濒危物种的保护具有重要意义。
未来,这项技术可以扩展到帮助那些物种数量稀少的案例。
例如,世界上只剩下两只北方白犀牛,而且都是雌性。野生动物研究员Thomas Hildebrandt告诉CNN,这项技术可能有助于这些特定动物的繁殖计划。
基因工程的风险
当然,这个实验只在小鼠身上进行,在任何人在人类身上使用类似技术之前都需要大量的工作。
“至少我们可以确定,通过实验动物的使用,这是有可能的,”Hayashi说。
与人类克隆的发展类似,也存在一些伦理问题需要考虑。
Hayashi表示,社会需要就改造生物学基本构成要素的伦理问题进行讨论,然后才能尝试在人类身上进行类似的操作。
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