科学家利用同性亲本培育出健康小鼠

Yale University physician, professor and researcher Hugh Taylor holds a mouse inside a laboratory at Yale University in New Haven, Connecticut, May 21, 2010. His research has shown that the chemical BPA (Bisphenol A) alters the way genes react to estrogen, and could open the door for infants in utero to develop cancer much later in life. To study the way BPA may affect children in utero, Taylor injected pregnant mice with high doses of the chemical five days into their 21-day gestation cycle. He found that the mice exposed to BPA in the womb lacked the "gate" on their DNA receptors and were more susceptible to estrogen for the rest of their lives. To match Special Report FOOD/CHEMICALS-CANS REUTERS/Shannon Stapleton (UNITED STATES - Tags: ANIMALS SCI TECH BUSINESS HEALTH) - GM1E6691LHQ01
'This research shows us what’s possible,' the researchers say.Image: REUTERS/Shannon Stapleton
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我们距离同性繁殖又近了一步:中国科学家利用两只母鼠培育出了健康后代。

根据一项研究(该研究于周四发表在《细胞干细胞》期刊上),中国科学院(CAS)的一支研究团队利用干细胞和基因编辑技术,从雌性亲本培育出二十多只健康小鼠。其中一些经过基因改造的后代甚至成功繁育了自己的幼崽。

一些爬行动物、两栖动物和鱼类可以在没有异性双亲的情况下繁殖,但即使借助辅助生殖技术,哺乳动物实现这一点仍极具挑战性。该期刊在发给第六声的新闻稿中写道。不过,中国科学院的研究人员用两只母鼠的DNA培育出210个胚胎,最终获得29只活鼠。

这项研究的图文摘要。Image: 《细胞干细胞》

新闻稿援引共同资深作者周琪的话说:“我们一直对一个问题很感兴趣:为什么哺乳动物只能进行有性繁殖?因此,我们试图了解,能否利用单倍体胚胎干细胞培育出更正常的双母鼠后代,甚至双父鼠后代。”

干细胞广泛用于遗传学研究,因为它们有潜力发育成任何其他类型的细胞。“单倍体”细胞(如卵子和精子)的染色体数量是非生殖细胞的一半。

在哺乳动物中,缺少母亲或父亲一方遗传物质的后代在发育过程中会出现异常,通常无法存活。2004年,日本科学家通过删除印记基因,首次培育出由两只母鼠所生的小鼠。但周琪表示,在这项研究及此后的许多研究中,后代都出现了缺陷,实验方法也不实用,难以完善。另一位共同资深作者李伟说,有缺陷的小鼠体型比正常小鼠小,或运动能力较差。

研究人员认为,最新研究取得成功的关键在于使用了单倍体胚胎干细胞(ESC)。这类细胞的DNA中需要删除的印记程序较少。正常发育过程中,印记涉及父母双方DNA之间的交叉重组,使后代兼具母亲和父亲的特征。但同性亲本细胞之间的基因交叉重组可能导致问题。中国科学院的研究人员从一只母鼠的单倍体胚胎干细胞中删除三个印记区域后,将这些细胞注入另一只母鼠的卵子中。

研究人员还尝试通过一种更复杂的流程,让两只父鼠产生可存活的后代;该流程需要删除七个基因印记区域,而非三个,但成功率低得多:1,023个双父胚胎只产生了12只活鼠。研究人员表示,尽管没有一只存活超过48小时,他们仍希望改进这一流程,并期待有一天能将双父后代养育至成年。

李伟说,尽管该技术在小鼠身上取得成功,但由于每个物种都有一套独特且可能造成问题的印记基因,识别这些基因也需要时间,因此很难将同一技术应用于其他哺乳动物(例如人类)。

李伟告诉第六声:“我们知道,这项研究的结果可能会让人们思考人类的同性繁殖问题。我们不否认这在未来或许有可能实现,但我们认为将这项研究应用于人类很危险,并坚决反对任何此类尝试。”李伟补充说,中国科学院开展这项实验的目的是研究基因印记,以及如何利用它来改善人类健康。

尽管这项研究在实际应用上存在局限,目的也十分单一,但它或许会被视为遗传学和生殖研究未来的一线希望。李伟说:“这项研究让我们看到什么是可能的。”

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