10月11日发表在《Cell Stem Cell》上的一篇论文显示,中国北京中科院动物研究所研究人员突破了哺乳动物同性生殖障碍,利用两只雌鼠DNA成功培育出了健康幼鼠,其中一些幼鼠已经成年并有了自己的后代。另外,研究人员在世界范围内首次获得了具有两个父系基因组的孤雄小鼠,实现了哺乳动物的孤雄生殖。研究表明在技术上,同性生殖的生物障碍是可以克服的。
基因印记
大自然中,不少爬行类、两栖类雌性动物可以在不交配的前提下依靠自己就能生育下后代,例如一些蜥蜴、青蛙,甚至鱼在没有雄性的情况下也能生育后代,这称为“孤雌生殖”,另外还有极其罕见的“孤雄生殖”,迄今为止科学家们只在一种斑马鱼中发现了这一现象。然而对于哺乳动物,这两种生殖方式都不存在,哺乳动物需要异性成员共同来创造下一代。
“这里面有一个障碍,就是基因印记”,剑桥大学发育生物学家Azim Surani表示。基因印记是一种在哺乳动物(以及开花植物)中发现的一种进化特征,是一种附着在DNA上负责关闭基因表达的化学标签,通常发生在精子和卵子的发育过程中,研究人员认为它可以阻止这些物种在缺乏母亲(母本)或父亲(父本)DNA 的情况下产生后代。
目前发现了大约100 个基因属于基因组中的“印记”基因,这些基因的两份拷贝中只有一个是激活的,而另一个是沉默的,即只表达父源或者母源的等位基因。例如编码胰岛素的生长因子 2(IGF2 / Igf2)基因,只有来自父亲的IGF2基因能够表达,而来源于母亲的IGF2基因虽然序列无异,但是却处于关闭状态。
另外,研究发现,当在胚胎中结合两个相同的标记基因时,即只拥有这个基因的母源拷贝或父源拷贝,那么就会出现胚胎生长发育障碍,甚至是胚胎死亡。这意味着,只有同时携带父母双方的染色体才能实现互补,后代才能正常发育,这正是同性来源的胚胎无法正常发育的关键。
删除标签
为了克服这一障碍,北京中科院发育生物学家周琪及其团队使用了实验室培育的单倍体胚胎干细胞,这些细胞由精子或卵细胞培养而得,染色体数量只有体细胞的一半——与生殖细胞不同的是,它不包含任何使基因沉默的基因组印记,因此那些在通常情况下促使某些基因关闭的 DNA 标记已被去除。
研究人员使用CRISPR-Cas9“分子剪刀”来将这些基因区域分批删除以寻找在不中止健康胚胎生产的情况下可被移除的基因组。对于雌性小鼠,研究人员删除了三个基因区域,并将改变后的干细胞与另一只雌性小鼠未改变的未成熟卵子结合起来,插入代孕鼠中进行发育。而对于雄性小鼠,事实证明要难一些,必须剪掉七个区域。研究小组将精子和单倍体胚胎干细胞输注到一个没有细胞核的未成熟卵细胞中。起初,研究人员发现,如果将这个改良的卵子插入子宫,它并不会生长,因此他们不得不在将发育中的幼仔插入代孕鼠体内之前,先在子宫外培育幼仔的生长。这种困难在一定程度上是预料之中的,论文第一作者指出,雄性在没有雌性参与的情况下生产在自然界是极其罕见的。“在开始这项工作之前,我们甚至不知道父系繁殖是否可以被跨越。”
最终科学家们成功地从中两只雌性小鼠210 个胚胎中培育出29只健康幼鼠,其中7只后来有了自己的幼仔;从两只雄性小鼠477 个胚胎中培育出12只幼鼠,但这些幼鼠很快出现呼吸困难、组织积液等问题,最终仅存活了2天。不过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。
周琪表示,研究结果揭示出了一些阻止哺乳动物同性繁殖的最重要的基因区域,通时提供了“在同性哺乳动物之间繁衍后代的一种全新而清晰的方式”。
高风险、道德问号
这已经不是人类第一次让两只雌性小鼠产下后代了,2004年,日本研究人员宣布使用类似基因编辑的技术首次从双雌鼠中得到了后代。“不过他们走的更远,”夏威夷大学Monika Ward谈到这项新研究时表示,他们不仅试图改进这种方法,使用了单倍体胚胎干细胞,并将其用到了雄性小鼠身上,而且他们还试图分辨去除各种印记区域的影响。
总的来说,审阅论文的研究人员称赞了这项工作的严谨性。“我无法想象让他们做更多的事情,” Behringer 表示,不过目前尚不清楚这种方法在未来将如何使用,以及它对人类可能意味着什么,许多科学家对这项技术能否应用于人类持怀疑态度。
以色列魏茨曼科学研究所分子遗传学家Jacob Hanna表示:“即使不是全部,但他们培育出来的大多数胚胎仍然是异常的,无法存活。”研究中同雌性的胚胎成功率仅为14%,同雄性的则仅为2.5%。“我认为这几乎不可能被允许用于临床”。
马里兰州巴尔的摩市卡内基科学研究所生殖生物学家Allan Spradling表示,目前还没有任何指标、证据能表明这些小鼠的正常程度,比如它们对疾病的易感程度如何等。 “我不认为人们会觉得基因上有两个母亲或两个父亲是正常的,我们对此还不太了解,如果走得太远可能太冒险了。”
“进行基因靶向,有可能会出现一些意想不到的副作用。你可能会改变其他你不想改变的序列,并且基因组中的这些变化是代代相传的。” Surani表示,尽管来自两只雌鼠的幼崽大部分生长正常,并且也有了自己的幼仔,但它们未来可能仍会遇到一些还未被发现的生长发育问题,并且目前也还不清楚为什么雄性的幼崽死得这么快。另外,研究也说明雄性的基因需要大量的操作才能使胚胎充分发育。
参考文献
为你推荐
资讯 诺华15亿美元收购Myricx Bio,拥有N-肉豆蔻酰转移酶(NMT)独特药物开发机制
2026年7月6日,诺华宣布与总部位于英国的生物技术企业 Myricx Bio达成收购协议,交易总金额最高可达 15 亿美元,其中 11 亿美元为前期现金对价,剩余为潜在里程碑付款。
2026-07-06 14:17
资讯 1998年-2025年全国经济人口卫生医保相关数据
2016年、2017年不含未整合的新型农村合作医疗参保人数,2018年起居民医保数据含整合后的新型农村合作医疗参保人数。
2026-07-06 11:16
资讯 海正药业:获产品独家授权许可协议,首付款4500万元
近日,海正药业发布公告,公司与艾缇亚(上海)制药有限公司签署产品独家授权许可及合作协议,引进由艾缇亚开发的化药1类创新药TISA-818系统给药制剂在合作区域(中国大陆、香港...
2026-07-06 11:04
资讯 IBD公益短剧《我和我们》首映:23集真实故事,看见被疾病遮蔽的人生
7月3日,全网首部聚焦炎症性肠病(IBD)患者群体的公益短剧《我和我们》在上海国泰电影院首映。该剧历时一年多打磨,以23集短剧体量,基于真实患者经历创作,探索疾病科普与公益...
2026-07-05 19:42
资讯 又一家上市药企实控人涉案
6月24日,华恒生物(688639 SH)收到公司实际控制人、董事长、总经理郭恒华女士家属告知,其收到合肥市公安局蜀山分局的拘留通知书,公司实际控制人、董事长兼总经理郭恒华女士...
2026-07-05 13:24
资讯 国家药监局:将符合条件的细胞与基因治疗药品纳入创新药临床试验审评审批30日通道
国家药监局综合司公开征求《关于优化细胞与基因治疗药品审评审批有关事项的公告(征求意见稿)》意见。
2026-07-04 10:22
资讯 虚开价税合计金额1.89亿元,沈阳奥吉娜被取消挂网
近日,辽宁省公共资源交易中心发布《沈阳奥吉娜药业有限公司医药价格和招采信用评价结果》,沈阳奥吉娜失信等级被评定为“特别严重失信”,失信行为是存在让他人为自己虚开增值...
2026-07-03 15:14
资讯 石药创新与阿斯利康达成新型小干扰核酸候选药物BD合作,里程碑付款最高17.4亿美元
7月2日,晚间,石药创新发布公告,公司控股子公司石药集团巨石生物制药有限公司与阿斯利康于 2026 年 7 月 1 日签署《合作、选择权及授权协议》,将与阿斯利康在新型小干...
2026-07-03 11:42
资讯 翰宇药业的“雷”
2025 年公司实现归属于母公司所有者的净利润约0 36亿元,未发生亏损,但因以前年度累计亏损金额较大,本年度盈利仍无法弥补以前年度的累计亏损,导致公司未弥补亏损金额超过实...
2026-07-03 10:35
资讯 Cytiva发布本土化全自动工业层析柱,首次集中呈现本地制造核心能力
Cytiva(思拓凡)正式宣布其下游纯化领域标杆产品——全自动工业层析柱实现本土化生产,并首次集中呈现由Cytiva北京生产基地、桐庐生产基地及珠海合作工厂共同构筑的本地制造能力
2026-07-02 17:09
资讯 蚂蚁阿福公布“科学减重1亿斤”最新活动:21天打卡挑战赛,平分10万奖金
继1分钱抢体脂秤后,今日,蚂蚁阿福发布科学减重1亿斤行动最新活动。为鼓励大家坚持减重,阿福继续加码,于今日正式上线21天打卡挑战赛。
2026-07-02 14:30
资讯 英矽智能与武田制药达成 6 亿美元全球战略合作,AI 制药赛道持续升温
双方将依托英矽智能自主研发的端到端 Pharma AI 药物研发平台,在武田选定的多个疾病治疗领域联合推进创新候选药物研发,交易总金额最高可达 6 亿美元。
2026-07-02 13:36
资讯 和誉医药与阿斯利康达成战略合作,联手推进口服 PD-L1 联合 EGFR-TKI 治疗非小细胞肺癌
本次联合研究为一项多中心、开放标签的 I II 期临床试验,旨在评估和誉医药自主研发的口服小分子 PD-L1 抑制剂 ABSK043(通用名 lumipodlin)联合阿斯利康第三代 EGFR ...
2026-07-02 13:28
资讯 国内首款上市CAR-T疗五年治疗超1500例患者
上市五年成绩单显示复星凯瑞已在全国29个省(区、市)建立200多家奕凯达高标准治疗中心,阿基仑赛注射液已累计治疗超1500例复发 难治性淋巴瘤患者,平均每年约300例。
2026-07-02 11:55
资讯 君实生物与复星万邦签订授权许可协议,首付款2.15亿元
6月30日,君实生物发布公告,公司于2026年6月30日与复星医药全资子公司复星万邦签订授权许可协议,授权复星万邦关于偌考奇拜单抗(JS005,抗IL-17A单抗)在大中华地区的开发、注册...
2026-07-02 11:26
资讯 FDA批准同种异体细胞疗法Tregzi上市,用于移植物抗宿主病
6月30日,FDA批准Orca Bio公司开发的同种异体细胞疗法Tregzi上市。该疗法适用于接受匹配供者清髓性预处理的血液系统恶性肿瘤(如急性髓系白血病、急性淋巴细胞白血病、骨髓增生...
2026-07-01 14:58







