用“人造精子”制造“女兒國”

4月27 日，國際著名學術期刊《細胞》以“特別推薦論文”刊發了來自中國科學院上海生科院生物化學與細胞生物學研究所李勁松、徐國良研究員的最新成果，他們找到了一種改造小鼠精子的方法，在實驗中，他們可以對精子中的目標基因進行“加工”，并穩定地遺傳給后代。

自然界中，哺乳動物的普通細胞中都含有兩套DNA，一套來自父親，另一套來自母親。而精子和卵子是一類特殊的細胞，它們每個細胞中只含有一套DNA，當它們結合到一起變成受精卵時，才能發育成一個新個體。

但是在科研人員的“魔法”下，情況可能會發生一些改變。李勁松、徐國良等研究人員把一個雄性小鼠的精子注入到一個去掉DNA的小鼠卵細胞中，4天以后含有精子的卵子居然發育成了一個具有100多個只包含一套染色體細胞的單倍體囊胚。

這種囊胚在生物學研究中被稱之為孤雄囊胚，從這些囊胚中可以建立單倍體胚胎干細胞系，用比較通俗的說法叫做“人造精子”，或者“人工改造的精子”。

這些“人造精子”是否能像先前的精子一樣具有“受精”能力呢？李勁松等研究人員決心通過實驗予以證明，他們將“人造精子”注入小鼠的卵細胞，發現部分“受精”的胚胎能夠發育成健康的小鼠。2011年10月23日，“人造精子”在他們的實驗室中誕生了第一個“女兒”，并且截至目前，通過這種方法已獲得14個健康的“女兒”，而且這些“女兒”經過與正常的雄鼠交配后能夠產生后代，形成“子孫滿堂”的“大家族”，證明“人造精子”的后代也有繁育能力。

但是比較令人驚奇的是，通過注入“人造精子”獲得的小鼠完全是個“女兒國”，完全不見“男兒身”，這究竟是怎么一回事呢？

李勁松解釋了其中的奧妙：原來，這次實驗中，所有發育存活下來的，全部都是“雌性精子”。 這主要是因為X染色體上含有大量的與發育相關的基因，而Y染色體上含有的基因數量少，主要是與雄性性別決定相關的基因。因此，當一個胚胎中只含有Y染色體的話，胚胎無法發育到囊胚階段。而后，研究人員將這些“雌性精子”注入到雌性個體的攜帶X染色體的卵子中后，獲得的小鼠性別自然全部都是雌性的。

李勁松說，單倍體細胞是遺傳學研究的重要工具。自然狀態下存在的單倍體細胞只有結構和功能均已特化的卵子和精子，然而卵子和精子不能在體外進行培養，因此也不能對其進行基因操作。目前他們的“人造精子” 技術只在小鼠上獲得成功，在大動物上的應用還有待驗證，但是如果能夠獲得成功將極大地促進生物學研究的發展。

以后，如果這種方法運用到像猴子這樣的非人類靈長類實驗動物上，效果將更顯著。李勁松說，因為猴子的繁殖周期以年計，且一般一次只生一胎，靠“撞大運”方式獲得需要的轉基因動物，成本十分高昂。而這種新方法大大縮短了培養時間，降低了實驗成本。

將來，如果這種 “人造精子”在人身上也能實現，那么某些僅通過父親遺傳的遺傳病，則有機會通過對精子中相關基因的改造得以避免。不過李勁松表示，該技術應用到人類身上還為時過早。毫無疑問，它也將面臨著倫理方面的一些爭議和障礙。