同性小鼠細胞成功孕育健康後代

作者：Kat Eschner

Credit：HW

來自中國科學院的一組研究人員使用胚胎幹細胞和基因編輯等技術，利用兩個同性父輩的細胞孕育了健康的小鼠。有兩個爸爸的小鼠只活了大約48個小時，但是有兩個媽媽的小鼠則活到了成年期 - 並且能夠通過與雄性小鼠交配來生育自己的後代。該研究給出了一個新的、複雜的結果，這是該研究領域重要的一部分，探討了為什麼我們需要兩個不同性別的父母的問題。

單性生殖，或利用未受精卵細胞的繁殖，對於非哺乳動物的繁殖來說並不是一種罕見的方式。一些魚類、昆蟲，甚至科莫多巨蜥都有這種繁殖方法。但是對於哺乳動物來說，則是兩個性別的父母交配、懷孕才有後代，卵子需要被精子受精。科學家們一直試圖弄清楚為什麼會出現這種情況，而且很多研究涉及我們最喜歡的一些測試對象：老鼠。

德克薩斯大學的遺傳學家理查德·貝林格說，擁有來自兩個父母的遺傳信息是一個優勢，因為「你在混合變異和重新配置。」所以你就更多樣化。貝林格沒有參與當前的研究。但缺點就是需要兩種性別的生物來製造娃。

目前還沒有人知道我們為什麼會這樣進化，但是研究已經清楚地表明，我們需要媽媽和爸爸的遺傳信息才能成長。2004年，日本研究團隊率先孕育了有兩個媽媽的轉基因小鼠，這些老鼠可以活到成年，甚至可以繁殖。他們通過改變一個名為「遺傳印記」的重要過程中涉及的特定基因來完成這個過程。

「遺傳印記」 是來自兩隻雌性小鼠(或雄性小鼠)的遺傳信息不能組合以產生沒有遺傳改變的可存活後代的一個原因。雄性和雌性哺乳動物各自攜帶相同數量的染色體，這是一個需要鏈在一起的匹配組，以便DNA能夠成功編碼蛋白質。但是雄性和雌性在遺傳上是不同的。成功培育嬰兒所必需的一些基因在女性中為「開啟」或在男性中「關閉」。這意味著你需要一半的遺傳信息來自女性，另一半來自男性，所以你的早期發育階段所需的所有印記基因都在起作用，而性別分化來得晚一些。

20世紀80年代的實驗表明，雄性和雌性染色體是不對稱的，這意味著你不能只使用兩套雌性或雄性DNA，並成功孕育健康後代。兩條染色體都具有所有遺傳信息，但不同的基因根據親本的性別而被關閉，產生了一種稱為「遺傳衝突」的東西。這兩組都是正確開啟後代所有必需基因所必需的。研究人員發現，用兩個媽媽製作並且沒有遺傳修飾的小鼠胚胎只生長了大約10天。 「他們會存活一段時間，但還是比較短命，」貝林格說。

2004年，日本科學家使用兩枚卵細胞能夠獲得基本健康的後代。一個是不成熟的，有兩個重要的印記基因被修改為「開啟」，以模擬雄性遺傳。從那時起，其他研究團隊，包括貝林格參與的研究團隊，已經得到了他們的結果，即弄出有兩個爸爸的老鼠被證明更加困難。

而這次中國研究人員嘗試了另一種方法。在早期研究的基礎上，他們使用遺傳編輯的胚胎幹細胞，只有一組染色體。他們沒有關閉涉及性別特異性印記的基因，而是刪除了它們 - 女性為3個，男性為7個。然後他們將這些細胞的細胞核注入卵子或精子中，最終長成一隻有兩個爸爸或兩個媽媽的活鼠。胚胎幹細胞起作用是因為它可以產生只有一半的遺傳信息來製造後代，並操縱這些信息。

有兩個爸爸的老鼠活著出生並且活了大約兩天，而有兩個媽媽的老鼠長大成熟並且生育了自己的後代。貝林格說，對男性幹細胞的更多編輯可能會產生更健康的有兩個爸爸的老鼠。但是依然很難確定，因為我們仍然不完全理解「遺傳印記」 的過程及其影響。儘管如此，這次新研究給出了一種複雜的製作孤雌生殖小鼠的方法。「我對這項技術印象深刻，進行七次遺傳操縱並非易事，就算三次也很難。」

他還說，這篇新論文強調了雄性和雌性基因組在哺乳動物繁殖中的平衡是多麼微妙。這種平衡科學家仍然感覺難以操縱，但這種理解可能會對克隆和牲畜繁殖帶來影響 - 也許有一天，允許同性伴侶使用雙方的遺傳物質生育孩子。目前用於小鼠的過程不可能用於人類。但是，貝林格說：「我確信有技術可以實現，而且應該會帶來這種可能性。」

本文譯自 popsci，由譯者 HW 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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