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a卵b怀的条件_震惊!突破性别枷锁,世界首只同性别双亲来源小鼠在中国诞生!

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自古以来,创造生命大和谐,维持种族的繁衍都是所有生命体都必须要面对的头等大事。虽然自然界中自是有能进行无性生殖(细菌)、孤雌生殖(蜜蜂、蚂蚁)或孤雄生殖的生物存在,但就哺乳动物而言,有性生殖才是新生命诞生的必经之路,而精子与卵子的结合才是维系着种族繁衍的纽带。

对于这看似颠扑不破的真理般的存在,来自北京中科院动物研究所的科研者胡宝洋、周琪和李伟的研究团队则孜孜不倦地探索生命形成的本质,并成功打破人们心中固有的经典生殖规律。

从左至右分别为李伟、周琪和胡宝洋

10月11日,他们在CellStemCell发表了一篇文章,指出可通过对单倍体胚胎干细胞进行印记基因修饰,以及利用该细胞进行复杂胚胎操作后,即可培育出双亲都是同一性别(双父或双母)的小鼠,其中双母小鼠来源的一些幼鼠不仅能成年,甚至还有能拥有自己的后代。

其实一直以来,高等哺乳动物之所以需要异性来创造下一代,是因为其机体内的遗传物质存在一种名为基因组印记(genomicimprinting)的现象,即父本或母本的基因的某些区域会因为被标签化而被“关闭”,并从此失去活性。

由于在一种性别中所发现的被标记的许多基因在另一性别中并未被标记,因而只有来自父母双方的基因凑在一起,才能产生互补,让后代正常发育,一旦胚胎中存在两个相同的标记基因,就会导致其幼崽死亡。目前类似的标签已达100种,且多是在影响胚胎生长的基因上发现的。

而为了克服这一障碍,科研者先是通过实验室培养的小鼠精子或卵子来培育孤雄/孤雌单倍体干细胞(haESCs)。这些细胞仅具有一组染色体,同时还在保持了胚胎干细胞的多能性和分化潜能的基础上,携带有更少的“基因组印记”。而且haESCs也更接近于原始生殖细胞(均是DNA低甲基化),可看作为卵子和精子的前体。

而为了获得了活的双母系和双父系小鼠,就需要将实现孤雄单倍体干细胞和孤雌单倍体干细胞之间的转换。虽然这在印记基因“锁”的存在下并非易事,但科研者则利用魔剪CRISPR系统在印记基因上下足了功夫。

通过反复试验,科研者分批删除基因印记的重灾区,以确保干细胞的遗传物质能保持较好的基因表达活性。而在改变小鼠孤雌单倍体干细胞中两个基因印记的重灾区——H19和Dlk-Dio2基因间区域(IG)后,可使该细胞在基因形态上具有了精子的特征。

而后将删除印记后的遗传物质注射到MII卵母细胞中后,可获得双母亲基因组来源的孤雌小鼠(即2KO-双母系小鼠),但随后也发现成年2KO-双母系小鼠表现出行动迟缓和生长速度缓慢等问题。

为了确保双母系小鼠能健康成长,研究小组在以上两个印记区域被删除的基础上,又另外删除了一个基因印记区域——Rasgrf1,同样注射到MII卵母细胞后形成了210个胚胎,最后只顺利诞生了29只小鼠,其中7只不仅顺利的生长到成年,还拥有了自己的幼仔。显然,3KO的小鼠比2KO的小鼠更加接近野生型小鼠。

既然双母系小鼠已经成功了,那么又能否获取双父系小鼠呢?通过类似的方法,研究者培育出雄性小鼠的单倍体干细胞后,先删除了6个基因印记区域——Nespas(调节NESP和Nespas),Grb10(调节COBL和Grb10),IGF2R(调节AIRN和IGF2R),SNRPN(调节SNURF和SNRPN),KCNQ1(调节CDKN1C和KCNQ1),和PEG3(调节Usp29和Peg3),随后将其与另一个雄性精子一起注射到没有细胞核的卵子中,从而培育双父系后代。

基于该胚胎干细胞在移植到假孕受体小鼠后胚胎发育明显受到限制,所以研究者通过四倍体补偿的方式来获取后代,并成功获得了12只双父系幼鼠。但不幸的是,这些幼鼠均表现出过度生长和水肿,体重也超过野生型2倍,并在出生后不久后死于呼吸困难和液体内压增加。

随后,研究者又删除了Gnas的免疫印迹区,期望能改善双父系小鼠的缺陷。但结果发现477个四倍体胚胎仍只有12只幼鼠成功诞生。虽然其异常内压得到了缓解,但是有10只小鼠在出生2天后死亡,而剩下的2只小鼠,也没有活到成年。

而细究其原因,研究者发现四倍体胚胎中仍有些小鼠生长发育的必须基因没有成功表达,并表示即便是大规模的基因组改造,都无法彻底消除这些印记。

总之,通过这项突破性研究,该研究团队描述一种培育双父系或双母系后代的方法,也揭示了健康胚胎发育所必需的重要遗传因素,同时也再次证明“基因组印记”是哺乳动物跨越同性繁殖障碍的必要因素,也为同性哺乳动物之间产生后代提供一种新的明确的方式。

但仍有不少研究者对该技术是否适用于人类持怀疑态度。WeizmannInstituteofScience的分子遗传学家JacobHanna就表示,即使不是全部,他们培育出的大多数胚胎仍然是异常的、无法存活的。两只雌鼠的胚胎成功率仅为14%,两只雄鼠的胚胎成功率为2.5%。所以这项技术几乎不可能被允许应用于临床上。

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而CarnegieInstitutionforScience的生殖生物学家AllanSpradling表示,当研究者培育同性后代时,是真的希望每个因素都能产生良好的结果,但是没有任何证据表明这些老鼠是正常的,比如它们对疾病的敏感程度等。

Spradling说:“我不认为这将导致人们将含有两个母亲或两个父亲的遗传物质作为常规事物。而且现阶段我们对这项技术的了解还不够透彻,如果走得太远,可能会冒很大风险。”

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参考文献:

1.

2.(18)30441-7

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标签: 女女恋爱怎么生孩子 同性能怀孕吗