Science子刊意外發現：瀕危雌鼠的iPS細胞可生成精細胞

來源於雌刺鼠的多能幹細胞能夠隨機分化出雌雄兩種生殖細胞

對於大多數哺乳動物而言，雌性（女）含有兩條相同的性染色體（XX），而雄性（男）含有一條X染色體和一條Y染色體（XY）。但是，自然之大，常常存在例外。日本本土有一種瀕臨滅絕的大鼠——奄美刺鼠（Amami spiny rats，Tokudaia osimensis），無論雌雄都只攜帶一條X染色體。

5月12日，Science子刊《Science Advances》發表一篇文章揭示，以這一特殊嚙齒動物皮膚細胞為材料重編程而來的誘導性多能幹細胞（iPSCs），能夠在宿主嵌合體中隨機分化成雌性生殖細胞和雄性生殖細胞。

瀕危刺鼠Tokudaia osimensis生活的島嶼位置（圖片來源：CARLA SCHAFFER/AAAS AND MIYAZAKI CITY PHOENIX ZOO）

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刺鼠的性別命運隨機？

為了弄清楚瀕危刺鼠的性別決定機制，並找到方法阻止其滅絕，來自於日本宮崎大學的Arata Honda團隊採集野生雌性刺鼠的皮膚細胞，經過多次嘗試和改善後，培養獲得誘導多能性幹細胞。隨後，他們將這些幹細胞移入小鼠囊胚中（blastocysts），並將胚泡植入代孕小鼠體內。

研究人員對誘導性多能幹細胞進行熒游標記，並以此觀察幹細胞在代孕小鼠體內的分化動態。結果顯示，1/4胚胎和幼崽屬於嵌合體。當他們研究成年嵌合體時，結果顯示iPSCs分化成多種組織，包括棕色刺鼠皮膚和毛等。更重要的是，iPSCs可以分化成精細胞和卵細胞，但是分化出的生殖細胞數量相對較低。

種間嵌合體胚胎（圖片來源：HONDA ET AL., SCI ADV, 3:E1602179, 2017）

這一結果意味著，雌性刺鼠的誘導性多能幹細胞能夠作為雄性生殖細胞的「新來源」。

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來源於iPSCs的生殖細胞是否具備功能？

研究團隊的下一步計劃是確定「由iPSCs分化而來的生殖細胞是否具有功能」。

考慮到iPSCs分化成生殖細胞的效率有限，所以Honda團隊希望進一步提高生殖細胞的生成效率。他希望能夠將這一分化體系從嵌合體移至培養皿中，以便獲得瀕危刺鼠的精細胞、卵細胞以及最終的胚胎。

誘導性多能幹細胞能夠分化成雌性生殖細胞和雄性生殖細胞。這一研究的潛在價值遠遠超過保護刺鼠本身。Honda表示：「我們致力於保護物種、人工繁殖和輔助生殖的研究。但是，對於瀕臨滅絕的物種而言，更先進的遺傳和生殖技術是我們挽救它們的必經之路。」

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參考資料：Fate of Rat』s Sex is Flexible

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