两个卵子也能繁殖后代：雄性难道已多余？

近日，两个卵子联系发作子孙的研讨一经宣布，当即导致热议，许多男性开端忧虑自个的“生殖位置”会降低。事实上，男性的半边天在一连串冲击下饱尝压力：Y染色体的不见、克隆动物的呈现以及两个卵子可发作子孙。雄性动物会被“疏忽”吗？

没有“父亲”的小雌鼠。

两个卵子的联系，竟然成功产出健康的幼鼠，全部过程无需雄性参与。这一推翻了大家对生殖知道的研讨成果，11月17日宣布在科学期刊Cell Rsearch上，引发媒体继续地重视。

这项研讨是上海生化与细胞研讨所研讨员李劲松在单倍体细胞系研讨范畴的又一次打破。许多人忧虑这一技能会运用在人类身上。对此，李劲松表明，“激烈对立运用这种技能来制造人类子孙”。

中国科学院上海生化与细胞研讨所研讨员李劲松

- 令人入神的单倍体细胞系 -

单倍体细胞系研讨一向让各国科学家入神。这是因为经过单倍体细胞克隆的个别是研讨者研讨生命奥妙的理想模型，研讨者可关于单倍体细胞进行基因修改。由此发作的表型直接体现在幼鼠身上，极大地进步了基因修改的功率。

李劲松对这一范畴的爱好并非一时鼓起，当年还在洛克菲勒大学做博后的他，面临着挑选：回国后是继续他博后进行的嗅觉神经方面研讨，仍是从事他从本科到博士一向进行的干细胞研讨。阅历一番挣扎后，李劲松继续他所酷爱的胚胎发育与细胞重编程研讨。

关于许多低等生物来说，如酵母、蕨类植物等，它们能够以单倍体的方法存活。但关于高级生物来说，单倍体只存在其老练后构成的配子中，如精子和卵子。从严厉含义上来讲，卵子也是双倍体，因为它只要在受精以后，才会将第二极体排出构成单倍体。单倍体细胞只要一套染色体，降低了基因组的杂乱程度，在遗传剖析、基因功用与性状研讨中具有首要的运用价值，因而单倍体细胞是生命科学研讨的窗口以及首要东西。可是怎么取得高级动物的单倍体细胞系研讨，一向困惑着这一范畴的各国科学家。

2012年，李劲松和徐国良协作经过将精子写入去核的卵母细胞中树立小鼠的类精子单倍体细胞系，成功与小鼠的卵细胞联系，发作具有安稳遗传性状的幼鼠。这项具有打破性的研讨宣布在Cell杂志上。

“2012年宣布这项研讨时，Cell杂志的修改也以为，树立一个可培育的类精子单倍体细胞系，从概念到技能都很新颖。”李劲松表明。

事实上，无论是人类仍是小鼠，从精原干细胞到最后在附睾加工成老练的精子这一过程非常杂乱，精子一旦老练，结构功用特化，并且不会再分解，假如在体外能树立一个类精子单倍体细胞系，并且能代替精子与卵子联系构成受精卵，含义会很大。

同年，中科院动物研讨所研讨员周琪、赵小阳也运用小鼠的精子与去核的卵细胞联系构成孤雄单倍体细胞，再与卵细胞进行联系，发作出健康的小鼠。该研讨宣布在Nature杂志上。

虽然半克隆小鼠的研讨成果令人振奋，可是怎么将这项技能从概念向东西转化仍有阻力。研讨者发现半克隆小鼠出世功率很低，仅为4.5%，且快到一半的幼鼠呈现发育不良的景象。

2013年一全年，李劲松实验室一向在寻找处理这个疑问的要害。终究他们发现，雄性印记基因H19在半克隆小鼠中高表达，是致使小鼠出世率低、发育缓慢的要害因素。当研讨者修正基因H19的表达后，发现半克隆小鼠的出世率明显进步，可是发育失败率依然很高。后来发现另一雄性印记基因Gtl2相同过表达，所以研讨者再将这个基因的表达进行修正，成果小鼠的出世率到达了20%。这一成果显现，两个雄性印记基因的过表达，致使小鼠发育率低以及发育反常。

至于半克隆小鼠为何全都是雌鼠，李劲松表明，精子分为两种，或带着X染色体，或带着Y染色体，它们进入卵子后别离发作雌性和雄性个别。可是，一切的单倍体干细胞，不管是精子来历，仍是卵子来历，全部都是带着X染色体的，所以运用单倍体干细胞发作的半克隆小鼠均是雌性。

李劲松进一步解说，X染色体上有上千个基因，对细胞的生计有着至关首要的效果，细胞假如没有X染色体是不能存活的，因而不也许从Y染色体的精子中发作单倍体细胞系，子孙天然不会呈现半克隆的雄性个别。现在的研讨发现，这些半克隆小鼠能够健康长大成年并具有生育能力，至于这些小鼠将来是不是存在其它方面的健康危险，现在还不得而知。

- 当半克隆技能遇到CRISPR/Cas9 -

2013年，李劲松课题组的一篇文章显现，经过直接向带着白内障遗传缺点的小鼠受精卵中写入CRISPR/Cas9体系后，即可修改受精卵的基因到达修正遗传缺点的意图。可是，其时的修正功率只要30%，且经过基因修改的受精卵存在少数的脱靶。

为了处理这两个疑问，2014年，李劲松课题组与北京大学汤富酬实验室和上海生化与细胞研讨所吴立刚实验室协作，运用CRISPR/Cas9在白内障小鼠精原干细胞中进行遗传修正并树立一系列的精原干细胞系，经过严厉剖析，挑选修正的并且不带着任何脱靶的精原干细胞进行体内移植，用于发作健康的雄性配子，然后完成子孙100%不带着白内障遗传缺点。跟着半克隆技能和CRISPR/Cas9基因修改技能的日趋老练，经过两种技能的联系进行小鼠疾病模型树立或许遗传疾病的治疗研讨变得更简略。

李劲松以为，运用CRISPR/Cas9体系改造生殖细胞首要有两个战略，一是修改受精卵，二是修改生殖单倍体细胞（配子），修改生殖单倍体细胞更具远景，因为它能在配子联系成受精卵之前进行筛查，然后保证配子的基因改造准确性大大进步，减少CRISPR/Cas9技能因为脱靶带来的弊端。正因为CRISPR/Cas9技能现在还存在脱靶疑问，因而他对立现在将该技能运用在人类生殖细胞基因修饰上。“这会存在很大的风险”，李劲松表明。

- 雄性会逐步被“疏忽”吗? -

两个卵子联系发作子孙的研讨一经宣布，当即导致大家的热议，许多男性开端忧虑自个的位置会降低。事实上，男性的半边天在一连串冲击下饱尝压力：Y染色体的不见、克隆动物的呈现以及两个卵子可发作子孙。雄性动物真的会被“疏忽”吗？

1600万年前，X、Y染色体一起呈现，具有相同的长度，但随后Y染色体不断缩短，到现在其仅为X染色体长度的1/3。澳大利亚拉筹伯大学（La Trobe University）研讨员詹妮弗·格拉芙（Jennifer Graves）乃至给出Y染色体450万年后很有也许会不见的定论，雄性动物的位置好像危如累卵。

天然法则好像也印证了格拉芙这一令人不安的定论：一种生活在日本的田鼠，在进化过程中竟将自个的Y染色体弄丢，好在它们在细胞的常染色体上从头找到新的性别决议基因，假如不是这么，那么它们只会落入进化完结的死胡同里，继而灭绝，从这个星球上不见。它们的现在或许是人类的将来吗？

正如我们所知，许多动物的繁衍需求精卵联系才可孕育下一代，但关于低等生物个别而言，它们采纳无性生殖，即可大量繁衍子孙，然后敏捷树立种群优势。略微高级的一些动物，它们会采纳无性和有性生殖联系的繁衍战略，当食物丰富、气候适合时，它们会把精力放在迅速增殖上，采纳无性生殖战略，当气候开端变冷，环境恶劣时，雌性个别通常会寻找雄性个别进行有性生殖，然后发作强健的子孙以度过困难时间。脊椎动物营有性生殖，繁衍下一代需两性联系。

自从克隆动物呈现后，这一规矩受到严重应战。1996年，英国爱丁堡大学科学家伊恩·维尔穆特（Ian Wilmut）运用细胞核移植技能，在全球初次克隆出大型哺乳动物——克隆羊“多莉”，“多莉”没有父亲，它是维尔穆特运用一只羊的乳腺细胞的细胞核与别的一只羊的去核卵细胞联系诞生的，它是人类首次真实含义上运用“无性生殖”的方法发作出的哺乳动物，随后猫、狗、猪、牛等动物相继被克隆出来。

推翻大家对生殖的知道的科学研讨好像没有中止的意思。李劲松研讨组这项宣布在Cell Research杂志上的研讨显现：两个卵子也能发作出健康的子孙。研讨人员经过在卵子中树立带着基因修饰的单倍体细胞系，然后再将这些细胞与另一只雌鼠的卵细胞联系，以后可高效地发作出健康的小鼠出来。

至于两个精子是不是发作子孙，李劲松在接受媒体采访时如是答复，“精子比卵子小得多、简略得多。卵子有也许被改变成精子，但反过来就会困难得多。”

- 单倍体细胞系的将来运用 -

事实上，科学家继续展开的单倍体细胞系的研讨对生命科学的基础研讨、人类疾病研讨的含义远大于大家关于雄性个别位置也许被“疏忽”的忧虑。

2015年上半年，李劲松实验组成功树立了“类精子细胞”的单倍体细胞系，它们能安稳地与雌鼠的卵细胞联系，发作出半克隆小鼠。因为小鼠研讨在人类健康以及癌症等方面具有很大的参考价值，这些具有安稳遗传的“类精子细胞”的单倍体细胞系天然含义特殊。

单倍体细胞系的树立，将来有望作为一个东西来运用，研讨者可进行多基因的敲除或许敲入实验。例如，研讨者对三个基因的一起表达感爱好，能够经过把这些基因敲入单倍体干细胞中，然后经过卵子打针取得带着三基因一起敲入的半克隆小鼠。

事实上，人类的疾病大多数也是由多基因骤变或缺失导致，假如将这些骤变基因敲入到单倍体细胞体系中，那么大家就能极好地树立人类疾病的小鼠模型，经过对小鼠的表型研讨，有助于大家了解这类疾病的发作以及开展。以往科学家都是根据细胞水平研讨人类多基因介导的疾病，很难做到个别水平的研讨，现在现已能够经过哺乳动物的个别模型来研讨人类的疾病特征。

在采访结束时，李劲松表明，下一步的首要作业是在灵长类动物身上树立能代替精子运用的单倍体细胞系，然后能够经过写入卵子取得半克隆山公，进而非常好地研讨人类的疾病。