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10月11日,《Cell Stem Cell》期刊在线发表了这一篇题为“Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from Hypomethylated Haploid ESCs with Imprinting Region Deletions”的创新文章。该文章由中国科学院动物研究所的李伟课题组、周琪课题组与胡宝洋课题组合作完成。他们利用单倍体干细胞和基因编辑技术,首次突破了哺乳动物同性生殖障碍。

但科学家们怀疑这项技术是否能应用于人类。众所周知,哺乳动物并不像某些鱼类和蜥蜴等,是需要异性才能共同创造出下一代。科学家们认为这是由于基因印记,一种附着在DNA上并关闭基因表达的小化学标签。目前已经发现了大约100个这样的标签,其中许多是在影响胚胎生长的基因上发现的。

许多在一种性别中被标记的基因在异性中仍未被标记。在胚胎中结合两个相同的标记基因,会导致其死亡,这种情况会发生在同性父母的身上。为了克服这一障碍,该团队使用的是在实验室培育的来自精子或卵子的胚胎干细胞。这些细胞只有一组染色体,并且像大多数细胞一样,含有能产生化学标签的遗传区域。

在试验和犯错的过程中以及根据之前的研究结果,研究人员分批删除了这些基因区域,寻找可以在不停止胚胎健康生长的情况下移除的基因组。随后,研究小组将一只雌性老鼠的干细胞与另一只雌性老鼠的卵子结合起来,从两只雌性老鼠身上培育出了幼崽。

他们还从一只雄性黑猩猩身上提取了干细胞,并将其与另一只雄性黑猩猩的精子一起注射到一个没有细胞核的卵子中,以从两只雄性黑猩猩身上产生后代。

在删除了三个基因区域后,科学家们成功地从两只雌性老鼠身上培育出29只活老鼠,其中7只还拥有了自己的幼仔。研究小组需要删除7个区域,才能从两只雄性老鼠身上培育出12只幼鼠,但这些幼鼠在出现呼吸困难和组织中多余液体等问题后仅存活了2天。

周琪说:“这些结果揭示了一些最重要的基因区域,这些基因区域阻止哺乳动物在没有两个异性个体的情况下繁殖。它还展示了在同性哺乳动物之间繁衍后代的一种全新而清晰的方式。”

然而,科学家怀疑这项技术是否能应用于人类。以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的分子遗传学家Jacob Hanna说:“即使不是全部,他们培育出来的大多数胚胎仍然是异常的,无法存活。”两只雌性老鼠的胚胎移植成功率仅为14%,两只雄性老鼠的成功率为2.5%。“我认为这几乎不可能被允许用于临床应用。” Hanna说。

马里兰州巴尔的摩市卡内基科学研究所的生殖生物学家Allan Spradling说:“当你繁殖时,你真的想要所有可能的因素都有好的结果。但没有任何证据表明这些老鼠有多正常,比如它们对疾病的易感程度。”Spradling说:“我不认为这将导致基因上有两个母亲或两个父亲的人成为普遍的事情。我们对它的理解还不够透彻,如果走得太远,可能风险太大。”