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2只母鼠竟然生了只小老鼠,中科院这个成果亮了!

更新时间:2022-04-27 19:07:11

  今天,Nature在头版头条报道了一个由研究者实现的重大生命进展——

  亲代是两只雌性小鼠的子代小鼠,顺利长大成熟,又产下了自己的子代!

  这一研究原文发表在Cell干细胞子刊上,除了公布上述成果,还公布了目前采用双雄亲代制造子代的进展,以及对哺乳动物乃至人类生殖奥秘的进一步剖析——

  这是啥研究?

  这项研究来自科学院胡宝洋研究员、周琪研究员和李伟研究员的团队合作。

  实践成果有二:

  一是大大提高了双雌小鼠后代的质量,不仅提高了子代存活率,也使子代更接近野生型小鼠,且成功生育了第三代;

  二是尝试了双雄生殖,尽管依然需要卵细胞和子宫,但子代的DNA完全来自两只雄鼠,比较遗憾的是绝大部分双雄子代在48小时内因为严重的出生发育缺陷死亡。

  除了备受关注的“成功生育第三代”,这项研究在理论上的贡献也是重大的,它找出了决定是否需要双性别生育的100个关键基因印记,在原理上解释了双性生殖的奥秘。

  以色列希伯来耶路撒冷大学干细胞和基因研究中心的主管就表示,这项研究极大的开拓了人类“在哺乳动物上能实现的可能性”。

  具体是怎么做的?

  上面提到的“基因印记”原本在不同性别中,其开关状态是不同的,而在同一性别中,其状态相同。

  正常情况下,我们哺乳动物需要分别来自雄性和雌性亲代的基因,来完成生长发育。

  因此,如果使用两条同一性别的基因结合,创造出的生命会因为两边基因印记开关状态完全一样而无法正常发育,导致死亡。

  中科院创造单一性别子代,使用的办法就是基因编辑掉其中一方的基因印记,使得终结合的时候两边的基因印记更接近雌雄结合的基因印记,来保证后代的生长发育。

  双雌和双雄的具体做法有些不同。

  总的来说,他们先制造出编辑过基因印记的胚胎干细胞,这种干细胞和正常的干细胞不同,它像生殖细胞一样只含有一半的基因。

  到这里为止双方原理是一样的。

  在双雌生殖中,研究人员将“定制”的雌性胚胎干细胞与卵细胞结合,然后植入代替怀孕小鼠子宫内,之后产下子代——

  流程相对还是比较简单的。

  双雄生殖就比较复杂了,虽然说是双雄,其中还是要用到雌性小鼠的卵细胞和子宫。因为和精子结合的“定制”雄性胚胎干细胞没办法直接形成胚胎,所以需要把它们注射到无核卵细胞中去以获得发育生命的可能,然后依然需要雌性小鼠代替怀孕。

  从流程图看也比双雌复杂许多。

  终出来的结果也不尽相同。

  双雌小鼠繁殖,早在2004年就由日本的研究者完成过,当时,从400枚特制胚胎中,终成功繁殖出10只子代小鼠,仅有1只成功成长到成年阶段。

  这么低的成功率主要是因为当时对基因印记的了解不够全面。

  这一次,中科院在更深入的了解了基因印记的状态与相应功能之后,从210枚胚胎中创造出29只双雌小鼠子代(成功率14%),其中7只又成功产下了属于它们的子代——

一只成年的双雌生殖子代小鼠,旁边是它自己的幼崽

  在双雄小鼠方面,研究组从477枚胚胎中一共创造了12只双雄子代(成功率2.5%),但是因为致命的发育缺陷(比如呼吸困难),其中10只在两天内死亡,剩余2只也没能活到成年——

部分小鼠的缺陷形态,左边为消化道膨出,右边为无法合眼

  顺便说一句,因为带Y染色体的精子无法形成孤雄单倍体胚胎干细胞,所以双雄生殖采用的是雄鼠中的X染色体两两组合。

  所以两个爸爸只能生出女儿,上面这12个夭折的双雄生殖产物也都是女孩子……

  人类离单性生殖还有多远?

  尽管这个成果令人振奋,但许多研究者和医学专家认为,这离临床实用还是比较遥远的。

  Weizmann Institute of Science的分子基因专家Jacob Hanna就认为,这项研究现阶段根本不可能被允许用于临床试验。

  因为“绝大部分他们创造的胚胎都不正常而且死掉了”,确实,14%和2.5%的成功率还是很低的。

  此外,尽管这项研究在基因印记对双性繁殖的影响认知上已经是一个巨大的进步,但研究组也没能完全使双雌生殖的子代在表达上与野生型完全一致,所以依然有一些问题有待我们探索。

  PS: 那7只双雌子代小鼠,与正常雄性小鼠交配,总共生下22只后代,其中13只存活到了成年,9只在出生后很快死亡。

鹿血片真实感受考文献:

https://鹿血片正品/2018/10/11/mice-same-sex-parents-stem-cells-crispr/

https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004

https://鹿血片正品/articles/d41586-018-06999-6

https://鹿血片正品/news/2004/040422/full/news040419-8.html

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