不久之前，中國科學(xué)院的研究人員利用兩只雌性小鼠培育出健康的子代小鼠，首次讓同性生殖在哺乳動(dòng)物身上成為現(xiàn)實(shí)。此外，他們還利用兩只雄性小鼠成功培育出了子代小鼠，雖然子代小鼠只存活了幾天。該項(xiàng)研究成果在世界上首次讓同性生殖在哺乳動(dòng)物身上成為了可能。
“我們對哺乳動(dòng)物為什么只能進(jìn)行有性繁殖的問題感興趣。我們過去通過結(jié)合生殖醫(yī)學(xué)和再生醫(yī)學(xué)，已經(jīng)取得了一些發(fā)現(xiàn)。我們一直想搞清楚帶有基因缺失的單倍體胚胎干細(xì)胞是否能夠產(chǎn)生更多的具有兩個(gè)雌性父母的正常小鼠，或者具有兩個(gè)雄性父母的小鼠，”負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的科學(xué)家周琪博士在接受采訪的時(shí)候說道。
雖然有些爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物和魚類可以同性繁殖，但是哺乳動(dòng)物即使借助于受精技術(shù)也難以做到這一點(diǎn)。在哺乳動(dòng)物中，由于某些父系或母系基因在配子（精子或者卵子）的發(fā)育過程中被一種稱為基因印記的機(jī)制阻斷表達(dá)。而那些沒有同時(shí)從父系或者母系接收遺傳物質(zhì)的后代常常因?yàn)榘l(fā)育異常而無法存活。
通過從未成熟卵細(xì)胞中刪除這些印跡基因，研究人員在過去曾成功培育出了擁有雌性“父母”的子代小鼠——具有兩個(gè)母親的小鼠。然而，子代小鼠仍然顯示出某些缺陷的特征。
為了獲得健康的子代小鼠，周琪博士以及他的同事們決定使用單倍體的胚胎干細(xì)胞（其中含有一半的正常數(shù)目的染色體和DNA）。研究人員通過從含有雌性小鼠遺傳物質(zhì)的單倍體胚胎干細(xì)胞中刪除基因組的三個(gè)印跡基因區(qū)域，并將它們注射到另一只雌性小鼠的卵子中，創(chuàng)建了具有兩個(gè)雌性“父母”的小鼠。他們從210個(gè)胚胎中獲得了29只有活力的子代小鼠。小鼠發(fā)育正常，活到成年，并有擁有正常的生殖能力。
而獲得擁有兩個(gè)雄性“父母”的子代小鼠的生產(chǎn)程序更為復(fù)雜。來自雄性小鼠的單倍體胚胎干細(xì)胞需要?jiǎng)h除七個(gè)關(guān)鍵的印記基因區(qū)域。編輯后的單倍體胚胎干細(xì)胞和另一只雄性小鼠的精子一起被注射到一個(gè)卵細(xì)胞中。該卵細(xì)胞有核，因此其雌性遺傳物質(zhì)需要被去除，以確保胚胎只含有兩個(gè)雄性“父母”的遺傳物質(zhì)。這些胚胎連同胎盤附屬結(jié)構(gòu)一起轉(zhuǎn)移到代孕的雌性小鼠身上。
這些子代幼鼠在出生后存活了48小時(shí)。研究人員正計(jì)劃優(yōu)化這一過程，以便使子代小鼠能夠活到成年。
“這項(xiàng)研究向我們展示了什么是可能的，”參與該項(xiàng)研究的一位研究人員說道，“我們可以看到，哺乳動(dòng)物的同性生殖障礙可以通過編輯印跡基因得到解決。我們還揭示了一些阻礙同性父母生育的子代小鼠發(fā)育的重要的印跡基因區(qū)域，而這些區(qū)域?qū)τ谘芯炕蚪M印跡和動(dòng)物克隆也有巨大的啟示作用?！?/p>
主要參考文獻(xiàn)
Zhi-KunLi, Le-Yun Wang, Li-Bin Wang, Gui-Hai Feng, Xue-Wei Yuan, Chao Liu, Kai Xu,Yu-Huan Li, Hai-Feng Wan, Ying Zhang, Yu-Fei Li, Xin Li, Wei Li, Qi Zhou,Bao-Yang Hu. Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from HypomethylatedHaploid ESCs with Imprinting Region Deletions. Cell Stem Cell, 2018; DOI:10.1016/j.stem.2018.09.004
