中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的科学家成功获得可使卵子受精的“人造精子”,这些细胞不仅保留全部来自父源的遗传信息,还可在体外培养并进行基因改造,有望用于修正精子携带的疾病基因,造福后代。相关成果发表于国际著名期刊《细胞》。
卵子和精子是体内仅有的单倍体细胞,只有精卵结合才能发育为新个体。然而,卵子和精子无法在体外培养,也难以进行基因操作。科学家希望人工制备一种独特的单倍体细胞,可接受“体检”确保质量,并替代真精子完成传宗接代任务。
李劲松研究组和徐国良研究组采用“借壳生蛋”方法:取小鼠卵子,移除细胞核,注入一枚小鼠精子,形成重构卵。重构卵在体外发育至囊胚期,形成“孤雄囊胚”,即带有父本基因组的单倍体胚胎。通过细胞培养,可扩增为大批“人造精子”,形成单倍体胚胎干细胞系。目前共培养出5株这样的细胞系。
为验证“人造精子”的受精能力,研究人员将其注入小鼠卵细胞中,发现“受精”后的胚胎能发育成健康小鼠。第一只“人造精子”小鼠于去年10月23日诞生,带有绿色荧光标记。它成功交配并产下子代,仍带有绿色荧光标记,证明遗传有效。目前,该小鼠已度过鼠类两年生命期的四分之一,以同样方法获得的健康小鼠共17只。
不过,该技术尚存不足:将“人造精子”注入卵子后获得小鼠的成功率仅5%,而正常精子体外受精成功率为20%至30%。同时,“人造精子”似乎只兼容X染色体,不兼容Y染色体,因此育出的小鼠均为雌性。科研人员采用冷冻方法保存“人造精子”,并计划在灵长类动物(如猴)上进行实验。
《细胞》杂志审稿意见认为,这项成果表明单倍体细胞也能让卵子受精,为快速可靠地制备转基因动物模型提供了新方法。