我国科学家接连突破同性生殖障碍,没对象也能生孩子了吗?

2021
06/22

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生物世界
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在不久的将来,不育不孕夫妻或同性伴侣,就能通过生物技术拥有自己的孩子。


撰文|王聪

编辑|nagashi

排版|水成文


婚姻 生育 ,或许是一个人一生中最重要的两件事,前者是选择契合的伴侣,后者是自身血脉的延续。不仅如此, 总人口的婚育水平还会影响着和社会和经济的发展 因此,世界各国政府也不断出台政策以维持婚育率和人口平衡。

然而,2020年6月,北京大学公共卫生学院儿童青少年卫生研究所 马军/宋逸 团队在The Lancet Global Health 期刊发表的论文显示, 自1990年以来,我国年轻女性已婚率和生育率持续下降 【1】 。这些社会压力增大、受教育水平提高、男女性别比例不平衡等多种因素有关。

此外,当今社会,还有相当大的人群深受不孕不育的困扰,据统计,我国有超过5000万不育不孕患者,超过正常育龄人口的10%,这一数字远远超过了我们的想象。

在自然界的自然规律里,人类必然是男女结合,才能孕育下一代。然而,自人类进入分子生物学时代以来,生命科学的发展速度也远远超出了普通人的想象。

或许,在不久的将来,不育不孕夫妻或同性伴侣,就能通过生物技术拥有自己的孩子。

孤雌生殖

2015年12月,中科院动物研究所 胡宝洋 研究员、 周琪 院士、 李伟 研究员合作,在 Cell Research 杂志发表了题为: Birth of fertile bimaternal offspring following intracytoplasmic injection of parthenogenetic haploid embryonic stem cells   (雌性单倍体胚胎干细胞胞浆内注射后生出可育的双亲后代) 的研究论文【2】 该研究通过对印记基因的修饰,成功得到了活的具有两个母系基因组的孤雌小鼠 首次实现了哺乳动物的孤雌生殖。


人造精子

2016年3月,中国科学院动物研究所 周琪 院士、 赵小阳 研究员、南京医科大学 沙家豪 教授合作,在干细胞领域顶级学术期刊 Cell Stem Cell 杂志发表了题为:Complete Meiosis from Embryonic Stem Cell-Derived Germ Cells In Vitro (胚胎干细胞衍生的生殖细胞在体外的完全减数分裂)的重磅研究论文【3】

研究团队首先诱导小鼠胚胎干细胞产生了功能性精子样细胞(sperm-like cells),然后将这种精子样细胞注入小鼠卵细胞中,成功产生了能生育的小鼠后代。 这是人类首次在实验室中创造出有功能的“人造精子”


研究团队首先让小鼠胚胎干细胞接触由GSK3抑制剂、MEK抑制剂和白血病抑制因子组成的化学混合物,从而将胚胎干细胞诱导为原始生殖细胞 (primordial germ cells)

接下来,研究团队模拟这些原始生殖细胞的天然组织环境:让这些细胞接触睾丸细胞和诸如睾酮之类的性激素。在这些条件作用下,这些由胚胎干细胞产生的原始生殖细胞经历了完整的减数分裂,产生具有正确细胞核DNA和染色体含量的精子样细胞(sperm-like cells)


最后,研究团队将这些精子样细胞注入小鼠卵细胞中,将形成的胚胎植入雌性小鼠体内。 之后这些胚胎发育正常,成功产生健康的后代,而且这些后代也能繁殖下一代


该研究开发出这种基于干细胞的方法,可以完全重现生殖过程中的减数分裂,产生功能性的精子样细胞,更重要的是,这些由干细胞产生的精子样细胞能够与卵细胞结合,并成功孕育可育后代。

这些研究不仅有望解决男性不育症,而且,该技术的进一步发展,有望在不需要男性的情况下,通过干细胞技术,实现自己做母亲的愿望。

孤雄生殖

2018年 10月,中科院动物研究所 胡宝洋 研究员、 周琪 院士、 李伟 研究员合作, 干细胞领域顶级学术期刊  Cell Stem Cell  杂志 上发表了题为: Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from Hypomethylated Haploid ESCs with Imprinting Region  的研究论文【4】

该研究在之前的基础上,结合单倍体干细胞技术和基因编辑技术,首次获得具有两个父系基因组的孤雄小鼠 首次实现了哺乳动物的孤雄生殖


同性生殖在低等动物中较常见,然而,对于哺乳动物和人类来说,进化而来的印记基因要求只有同时具备双亲染色体的胚胎才能存活。

为了突破这一难题, 研究团队在孤雄单倍体干细胞中,筛选并最终删除了7个重要的印记控制区段 Nespas,Grb10,Igf2r,Snrpn,Kcnq1,Peg3,Gnas 。然后将这些修饰过的细胞与另一颗精子所形成的孤雄胚胎干细胞,成功发育成为了活的孤雄小鼠


这是人类首次获得具有两个父系基因组的孤雄小鼠,证实了即便在最高等的哺乳动物中,孤雄生殖也有可能实现

这些孤雄小鼠外观正常,可以自主呼吸,但是都在出生后48小时内死亡。这也表明,哺乳动物的孤雄生殖比孤雌生殖更难实现

从这些研究能够看出,曾经不可想象的孤雌生殖、孤雄生殖,并非遥不可及,我国科学家已经在哺乳动物上实现了。 自人类进入分子生物学时代以来,生命科学的发展速度也远远超出了普通人的想象。

或许,在不久的将来,不育不孕夫妻或同性伴侣,就能通过生物技术拥有自己的孩子。

参考文献:
1、https://doi.org/10.1016/S2214-109X(20)30130-3
2、https://www.nature.com/articles/cr2015151
3、https://doi.org/10.1016/j.stem.2016.01.017
4、https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004

 

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关键词:
同性,生殖,孩子,胚胎,精子,孤雄,孤雌,人类

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