生老鼠(日本科学家用两只公老鼠)

我们时不时被“爸爸怀孕”这样的新闻吸引眼球,打开一看,完全不是那么回事。这次日本科学家又用两只公老鼠“产仔”,你觉得会是真的吗?小编研读过后,发现这是一个只给了部分事实的新闻。

太长不看版

这次科学家的研究路径是:雄鼠皮肤细胞(2个)→分别剔除Y染色体→剩下2个X染色体“粘”在一起→培育为成熟卵细胞→引入另一只雄鼠精子让卵细胞受孕→植入雌鼠子宫→小鼠分娩。

实际看来,繁殖过程并不是只需要两只公鼠就可以的,不过这项研究也有很多独创、首创的地方,而且研究过程中也并非一帆风顺,感兴趣的话,请继续往下看。

老鼠正常是怎么繁殖后代的

老鼠同人类一样,这种哺乳动物的雄性生殖细胞中含有XY染色体,雌性生殖细胞中含有XX染色体,如果父母的XX染色体结合就会产下雌雄后代,如果母鼠X染色体和公鼠的Y染色体结合就会产下雄性后代。受孕后的受精卵,在雌鼠子宫内经过很短时间(大约1个月)发育成熟并分娩而出。

日本科学家的初次尝试

日本福冈九州大学的林胜彦(Katsuhiko Hayashi)博士,一直致力于了解小鼠生殖细胞规格和分化的分子机制。他自2014年以来一直担任九州大学干细胞生物学和医学系教授。2004年,他获得东京理科大学博士学位,并加入了大阪妇女儿童医院松井康久的实验室。2005年,他加入剑桥大学Azim Surani的实验室,担任博士后研究员。2009年,他加入了京都大学Mitinori Saitou的实验室。

林胜彦博士带领团队,要干的一件大事是抛弃传统的正常的老鼠怀孕机制,而是试图从老鼠的干细胞中创造出生殖细胞(精子和卵子),并在实验室中培养它们。这个领域称之为IVG,即体外配子发生,于是他成了IVG领域的先驱。所谓的干细胞就是一种可以转化成其它类型细胞的细胞。

他们是怎么做到的呢?2012年,林胜彦在京都大学时和干细胞生物学家Mitinori Saitou合作,研究了将小鼠皮肤细胞“制造”成卵子的途径:将它们重新编程为胚胎样干细胞,然后重新编辑为原始生殖细胞(PGC)。这些早期细胞随着胚胎发育而出现,后来产生精子或卵子。

这些11个月大的小鼠由林胜彦团队在培养皿里制作的卵子发育而来

之后林胜彦团队成了全世界第一个从干细胞中产生小鼠精子和小鼠卵子的团队,也是首次在母鼠体外人工制造老鼠卵子。这个成绩已经很厉害了,他们认为:如果这个过程可以对人类起作用,研究人员就可以生产人造卵子。

做到这一步已经很不容易了,但是他们并未止步于此,他们继续试图让卵子发育到准备受精的程度时,遇到了一个很大的障碍——它们并不能在体外成熟。为了让这些体外“制造”的卵子成熟,研究人员不得不将它们转移到活小鼠的卵巢中。

培养皿中的卵细胞:由胚胎干细胞产生的人造小鼠卵母细胞。研究人员还使皮肤细胞的卵子重新编程为胚胎样状态

日本科学家的继续尝试

从那时开始,一直到2021年,5年的时间里,林胜彦团队一直在努力寻找绕过这一障碍的方法,于是他们开发了一种工艺来帮助这些干细胞产生的卵子成熟到可行的程度。期间,2020年他们研究了小鼠干细胞在实验室培养皿中成熟为卵子所需的遗传变化;在2021年他们证明可以重建小鼠卵巢的环境,以培育出产生健康后代的卵子。这次他们成功了,他们是怎么做到的呢?

第一步,先从成年雄性小鼠身上取出皮肤细胞,这些细胞具有XY染色体;

第二步,对这些细胞进行了重编辑来创建干细胞样诱导多能干细胞,在培养物中培养它们,直到它们自发地失去Y染色体,只剩下一条X染色体;

第三步,再将另一个同样的剔除了Y染色体的细胞里剩下X染色体,与之前的X染色体“粘”在一起,这个过程中他们用一种叫做逆转的化合物处理细胞,促进染色体在细胞分裂过程中分布的错误,并寻找染色体女性的细胞,具有两个X染色体拷贝;从那里,研究小组为诱导多能干细胞提供了形成未成熟卵子所需的遗传信号,使卵子在培养皿中逐渐成熟到可以受精的状态;

第四步,使用小鼠精子使卵子受精,并将产生的胚胎转移到雌性小鼠的子宫中。

经过大批量的试验,在630个移植胚胎中只有7个发育成幼崽。林胜彦团队发现这样的做法存活率很低,大约1%,不过让人欣喜的是幼崽生长正常,成年后具有生育能力。

结语

林胜彦团队先利用一只公鼠皮肤细胞最终培养为成熟的卵子,再用另一只公鼠的精子使培养的卵子受孕,最后借一只母鼠的身体使其发育成熟并娩出。这样看来,一只小鼠的诞生确实有两个父亲,而母鼠只是提供了一个发育场所,小鼠与母鼠之间没有任何的亲代关系。

这个研究有什么用呢?这项技术在帮助研究人类不孕症方面可能是无价的。理论上,有朝一日可能导致女性与不孕症作斗争,能够使用自己的干细胞来制造卵子或男性自己的精子。该技术可用于帮助那些女性无法自己生产卵子的不孕夫妇。

但是从伦理道德方面来看,林胜彦不赞成男人使用这种技术来用自己的精子和人工制造的卵子来创造婴儿。一是即使在小鼠中卵子的质量也存在许多问题,二是距离提供生育治疗还有很长的路要走。也有同行业的专家称:从技术上讲,这是可能的,但不太确定在现阶段这种技术是否安全或为社会所接受。

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