具有足夠雄性基因,能成功使卵細胞受精的人工精子已經(jīng)研制出來(lái),利用這種人工精子,中國科學(xué)家成功繁殖出了“半克隆”小鼠。
這種干細胞可以用來(lái)大批量生成類(lèi)似的人工細胞。不過(guò),該技術(shù)目前的效率還很低,獲得的受精卵只能培養出20%的健康后代。在最近的研究中,科學(xué)家利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)對人造精子的一些基因進(jìn)行了修改。
具有足夠雄性基因,能成功使卵細胞受精的人工精子已經(jīng)研制出來(lái),并且可以批量生產(chǎn)。利用這種人工精子,中國科學(xué)家成功繁殖出了“半克隆”小鼠。據報道,這種人工精子沒(méi)有尾巴,無(wú)法游動(dòng)。
科學(xué)家稱(chēng),利用這一技術(shù)可以繁殖出大量基因改造的實(shí)驗動(dòng)物,將加快對癌癥等疾病的研究。不過(guò)需要補充的是,將這種人工精子技術(shù)用在人類(lèi)身上還為時(shí)過(guò)早,因為在動(dòng)物實(shí)驗中,有高達80%的后代死亡。
來(lái)自中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所的李勁松研究員主持了這一項目,他在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng),利用這種人造精子細胞可以便捷、高效地繁殖出一大批半克隆的小鼠,而它們將戰斗在對抗癌癥以及其他遺傳性疾病的第一線(xiàn)。
“對實(shí)驗動(dòng)物來(lái)說(shuō),20%的健康后代或許已經(jīng)足夠好,但在人類(lèi)身上就不行了,”李勁松研究員說(shuō),“如果該技術(shù)用在人類(lèi)精子上,會(huì )導致出生時(shí)有80%會(huì )死亡或有缺陷。”
盡管在此之前,世界其他地方的科學(xué)家已經(jīng)制造出了人工精子,但這些精子都來(lái)自干細胞。他們采用的方法也較有爭議,因為這些干細胞直接取自胚胎。
李勁松研究員及其同事正在開(kāi)發(fā)的這項技術(shù)并不需要破壞胚胎,他們的研究結果發(fā)表在《細胞與干細胞》(CellStemCell)雜志上。2012年,他們宣稱(chēng)將一個(gè)精子放入一個(gè)已經(jīng)移除了細胞核和遺傳物質(zhì)的卵細胞中。結果該實(shí)驗獲得了一個(gè)類(lèi)似胚胎細胞的干細胞,具有類(lèi)似精子的功能,但沒(méi)有尾巴,無(wú)法游動(dòng)。
這種干細胞可以用來(lái)大批量生成類(lèi)似的人工細胞。不過(guò),該技術(shù)目前的效率還很低,獲得的受精卵只能培養出20%的健康后代。在最近的研究中,科學(xué)家利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)對人造精子的一些基因進(jìn)行了修改。
通過(guò)關(guān)閉兩個(gè)與胚胎發(fā)育有關(guān)的基因——H19和Gtl2——科學(xué)家發(fā)現培養過(guò)程的效率有所提高。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),他們移除了一個(gè)卵細胞的細胞核,然后把一個(gè)精子的頭部注入這個(gè)卵細胞,將其培養成干細胞,然后再把這些干細胞注入到健康的卵細胞中。在培養出來(lái)的后代中約有20%存活下來(lái)。
不過(guò),科學(xué)家稱(chēng),他們還需要進(jìn)一步研究這些經(jīng)過(guò)編輯的基因是否會(huì )對動(dòng)物未來(lái)的后代產(chǎn)生影響。李勁松研究員還提到,在人類(lèi)身上嘗試這種技術(shù)將可能帶來(lái)“倫理危機”;相反,該技術(shù)可以提供一種制造基因改造動(dòng)物的有效方法,從而為實(shí)驗室中對疾病的研究提供幫助。作者在研究論文中寫(xiě)道:“我們希望這一方法能有助于小鼠發(fā)育和疾病模型的遺傳分析。”