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干細(xì)胞技術(shù)可實(shí)現(xiàn)同性生殖

日期:2016-02-17 09:26:42

 神話小說“西游記”一回中講到唐僧師徒四人來到了一個(gè)神秘的“女兒國”。這里沒有男人,女人長到二十歲,就去喝子母河的水,幾天后就可以生下一個(gè)女孩。

 

現(xiàn)實(shí)生活中,人們一直在嘗試開發(fā)各種輔助生殖技術(shù),以幫助眾多不孕、不育夫婦成功孕育后代。最近,科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中開發(fā)了一種新的技術(shù),甚至能夠讓女性之間也能夠獲得自己的后代,此般神奇的“女兒國”之水到底是一種怎樣的技術(shù)呢?

 

一、“精-卵”結(jié)合創(chuàng)造生命

 

自然界中,大多數(shù)高等動(dòng)物新生命的開始都是源于父親精子和母親卵子的結(jié)合。精卵結(jié)合形成一個(gè)受精卵,新生命就這樣誕生了。千百萬年來,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,它們同性相斥,異性相吸,通過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合機(jī)制維持著生命的不斷繁衍。

 

如今,在中國科學(xué)院動(dòng)物研究所的實(shí)驗(yàn)室中,科學(xué)家僅利用卵子就實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物的繁衍,打破了自然界中固有的生殖規(guī)律——這就是神奇的細(xì)胞“變性手術(shù)”。

 

二、神奇的“單倍體干細(xì)胞”技術(shù)

 

近年來,中國科學(xué)院的科學(xué)家們利用一種名為“單倍體干細(xì)胞”的技術(shù)取得了令人矚目的研究成果。

 

2012年,中國科學(xué)院動(dòng)物研究所周琪研究團(tuán)隊(duì)在小鼠孤雄單倍體干細(xì)胞領(lǐng)域的研究中獲得了突破。經(jīng)歷了長達(dá)2年的實(shí)驗(yàn)探索,他們將一枚小鼠精子注射到去除了細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,經(jīng)過體外的發(fā)育和培養(yǎng),最終獲得了孤雄單倍體干細(xì)胞。這種用類似克隆的方式獲得的單倍體干細(xì)胞只具有正常細(xì)胞一般的染色體(我們稱之為單倍體)并能夠穩(wěn)定傳代的干細(xì)胞。

 

研究發(fā)現(xiàn),孤雄單倍體干細(xì)胞的表觀遺傳修飾和細(xì)胞倍性像極了精子,通過卵母細(xì)胞胞漿注射的方式,它能夠成功替代精子獲得由單倍體干細(xì)胞發(fā)育而來的后代。這種從哺乳動(dòng)物的精子或卵子獲得的干細(xì)胞背負(fù)了特殊使命,它既能夠像普通干細(xì)胞一樣無限擴(kuò)增、繁殖,且必要的時(shí)候還會(huì)變身,能夠替代精子或卵子作為生殖細(xì)胞繁育后代,這簡直就是細(xì)胞中的“超能戰(zhàn)士”。

 

三、干細(xì)胞的“變性手術(shù)”實(shí)現(xiàn)同性生殖

 

最近,科學(xué)家們利用基因編輯手段對單倍體干細(xì)胞進(jìn)行了一場規(guī)模空前的“變性手術(shù)”。科學(xué)家們首先將一枚小鼠的卵母細(xì)胞培養(yǎng)成孤雌單倍體干細(xì)胞,這種只含有單套染色體的細(xì)胞理論上可以用來替代精子與卵子結(jié)合,但這樣兩個(gè)來源都是雌性的細(xì)胞,最終沒能獲得愛的結(jié)晶。難道只有像精子和卵子這樣真正的“異性”才能相吸嗎?

 

研究發(fā)現(xiàn),兩個(gè)來源都是雌性的細(xì)胞沒能順利結(jié)合,是由于細(xì)胞內(nèi)一種稱作印記基因的特性在搗鬼,印記基因就像細(xì)胞的“胎記”一樣,標(biāo)記了細(xì)胞究竟來自于父方還是母方。

 

針對這個(gè)根源,科學(xué)家們利用基因修飾的手段改變了其中兩個(gè)稱為H19Gtl22個(gè)重要的印記基因,將原本的雌性印記逆轉(zhuǎn)為了雄性印記,一場針對細(xì)胞的“變性手術(shù)”就這樣完成了。

 

經(jīng)過性別逆轉(zhuǎn)之后的細(xì)胞被再次注射進(jìn)小鼠的卵母細(xì)胞中,“她們”最終突破了性別的束縛,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。

 

西游記中神奇的“女兒國之水”如今已經(jīng)被科學(xué)家們破解,哺乳動(dòng)物的同性生殖已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成為了現(xiàn)實(shí),這是生殖領(lǐng)域另一個(gè)里程碑式的研究成果。

 

然而,由于我們對于哺乳動(dòng)物印記基因的認(rèn)識仍然有限,目前僅能夠在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)雌性的生殖,距離雄性之間的生殖我們認(rèn)為還很難實(shí)現(xiàn)。生命科學(xué)仍然如同浩瀚的宇宙一般神秘,科學(xué)家將繼續(xù)帶著我們一層層揭開關(guān)于生命的神秘面紗。

 


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