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青海妈妈乐:中国科学家解除了“封印” 两个父亲的小鼠诞生

来源:咸宁新闻网 时间:2018-10-23 10:16

青海全面走势图 www.qylxh.com 新研究让同性小鼠也能生育下一代

由两只雄性小鼠基因结合产生的后代,  第一次有机会呼吸这个世界的空气——虽  然只有短短两天。  

中科院动物研究所的李伟课题组、周琪  课题组和胡宝洋课题组联合在本月最新出  版的国际学术期刊《细胞—干细胞》(Cell  stem cell)上发表论文,宣布首次实现了哺  乳动物的孤雄生殖。他们还成功培育出了  双亲都是雌性的小鼠,而且它们健康生长到  了成年,还能繁育下一代。  

在这项研究中,是利用基因编辑技术处理单倍体胚胎干细胞,才培育出双亲都是  “母亲”或“父亲”的小鼠的。  

单倍体胚胎干细胞即指只含有一套染  色体、但拥有类似于正常干细胞分裂和分化  能力的细胞群。研究人员用基因编辑技术  敲除了雌性小鼠单倍体胚胎干细胞的3个  基因印记区,再注入另一个雌性小鼠的卵母  细胞(卵细胞的前体)中,并诱导胚胎发育,  最终从210个胚胎中培育出29只健康  小鼠。 

研究人员还利用类似方法培育出12只“双父”小鼠,过程相对复杂。他们敲除了  雄性小鼠单倍体胚胎干细胞的7个关键基  因印记区,并将经过编辑的单倍体胚胎干细  胞与另一只雄性小鼠的精子注入移除了细  胞核的卵细胞中,并在代孕的雌性小鼠体内  妊娠。不过,这些“双父”小鼠出生后仅存活  了48小时。  

“这项研究证明哺乳动物孤雄生殖的主  要障碍正是印记基因,并且首次证实我们可  以跨越这些障碍?!蔽床斡胝庀钛芯康闹锌? 院北京基因组所研究员杨运桂说。

印记基因为啥只支持异性恋

在鱼类、两栖动物、爬行动物甚至鸟类  的世界里,有时只靠一个超人妈妈就生出宝  宝——这种现象叫“孤雌生殖”。但在哺乳  动物的世界里,“阴阳调和”一直是生儿育女  的不二法门。  

科学家早已发现,哺乳动物中普遍存在  的印记基因,是一种为异性恋站台的强大封  印。这些基因的存在,让孤雄和孤雌产生的  胚胎根本活不到预产期。

印记基因还很喜欢“攀高枝”,主要存  在于哺乳动物和高等植物。就算在哺乳动  物里,也主要集中在比较高等的真兽亚纲  (有胎盘的哺乳类)中。而在较为原始、没  有胎盘的鸭嘴兽、袋鼠等动物中,印记基因  不是数量极少就是暂未发现。这又是为什  么呢?  

对此,李伟说,目前学术界对这种现象  还没有定论。有学者猜想,相比卵生的鱼类、爬行类等动物,胎盘类哺乳动物怀胎时  间长、子代数目少,母体还会面临难产死亡  等巨大的风险。因此优生优育对它们至关  重要。  

如果哺乳动物过度依赖同性生殖,会造  成种群基因多样性的损失,导致物种退化甚  至灭绝。哺乳动物进化出异性恋的“死忠  粉”——印记基因,可能正是为了避免同性  生殖对有性生殖的竞争。

科学家是怎样把“印记”洗掉的

十多年前,日本东京农业大学的研究团  队通过删除印记区,第一次得到了可以存活  的孤雌生殖小鼠“辉夜姬”。这证明科学家  有可能解除印记基因对同性生殖的“诅咒封  印”??上嗣呛芸旆⑾?,意外长寿的辉夜  姬,不仅生长迟缓而且神经兮兮的,显然,这  一种新方法还是受到了遗传规律的制约。 

这一次,中国的科研工作者决定另辟蹊  径,尝试用单倍体干细胞技术来“清洗”印  记。事实证明,干细胞技术不仅能改善孤雌  生殖,还让之前难以想象的孤雄生殖成为可  能。

“我们运气真好?!甭畚牡谝蛔髡?、动物  研究所博士后李治琨说,“基因组印记是一  种DNA上的甲基化修饰。通常这种甲基化  非常稳定,非常难以去除?!? 

经过一系列复杂的操作和分析,他们惊  喜地发现,这种单倍体干细胞展现出了比未成  熟卵更完全的、跟原始生殖细胞相似的“无印  记状态”,这也是实验最终成功的基础。  

可是,在小鼠的基因组中有 20 多个印  记基因,究竟该把哪些删除掉呢?“实验开始  时,这些都是完全未知的?!崩钗八?。  

研究人员首先尝试改善孤雌生殖。除了日本科学家删除过的两个印记基因外,他  们又通过筛选比对敲定了第 3 个需要删除  的位点,得到了跟正常小鼠几乎一样的孤雌  生殖小鼠。  至于孤雄生殖的小鼠,那就全凭摸索了。  

“我们的想法一开始很简单,就是挑选那  些文献中最常提到的、跟疾病关系最密切的  基因?!崩钪午?。  幸运再一次降临了。在删除掉第 7 个  印记基因后,部分胚胎经过19天的孕育,顺  利从代孕妈妈的子宫中降临人世。  

(本报综合)

编辑:chenguo

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