你敢信，現在只用 1 個卵細胞，就能生出健康小鼠了！科學家們現在通過一些特殊方法，用單個卵細胞就能創造出健康的小鼠生下來的小鼠不僅活到了成年，還有了自己的后代
成年小鼠和它的健康后代
這種現象被稱為孤雌生殖，此前一直沒能在哺乳動物中真正實現孤雌生殖在爬行動物或某些魚蟲鳥類中比較常見，哺乳動物此前雖然用 2 個卵細胞實現過同性繁殖，但單個細胞還沒有成功過
這篇最新的研究來自上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院等單位，目前已經發表在《美國國家科學院院刊》上。
來看看科學家們是怎么完成這一突破的。
事實上，孤雌生殖在自然界并不少見，但在哺乳動物身上卻一直難以實現這是因為，生物細胞中的一些印記基因，會在正常受精過程中，讓細胞中的某些等位基因 1 個表達而另 1 個不表達
也就是說，我們中學生物學的孟德爾遺傳定律，在印記基因這里不適用，因為印記基因可能會讓雌雄 DNA 在組合時，強行表達其中一方的基因。
這個過程，對于哺乳動物的胎兒生長非常關鍵:
印記基因對哺乳動物胎兒的生長和行為發育起著至關重要的作用，異常表達可能會導致個體出現過度生長，生長遲緩，智力障礙，行為異常等疾病。
具體原理，就是利用甲基化酶和去甲基化酶，來讓 DNA 中的某些基因表達，另一些基因沉默這是因為，基因的甲基化能影響轉錄過程，使得基因沉默
如果能完成這些基因的甲基化或去甲基化，就能讓卵細胞模擬出接受精子后的正常受精狀態。
通過進一步研究，科學家們確定了 7 個需要被表達或沉默的基因，其中 2 個是父系基因組印記，5 個是母系基因組印記。
其中，2 個父系基因組印記 H19 和 Gtl2 在表達時，會出現抑制代謝活動，不生成蛋白質，從而讓胚胎無法正常發育因此，研究團隊使用 CRISPR—dCas9 通過 Dnmt3a 甲基化酶，將這兩個基因的控制區域進行了甲基化
而 5 個母系基因組印記控制區域 Igf2r，Snrpn，Kcnq1ot1，Nespas 和 Peg10 如果不表達，則會出現胚胎致死，或是嚴重影響其發育。
因此，研究人員又使用 CRISPR—dCpf1 通過 Tet1 去甲基化酶，實現了這 5 個基因控制區域的去甲基化當然，這些都還是理論，如果能完成這些基因的甲基化或去甲基化，就能讓卵細胞模擬出接受精子后的正常受精狀態
具體實驗結果究竟如何呢。。
后代身體情況正常，可繁殖后代
在實驗中，研究人員按照如上方法構建出了 389 個孤雌胚胎經過人工激活，其中 227 個為可培育的重構卵母細胞在體外培養后，有 192 個卵母細胞是可以正常發育到囊胚期，即胚泡然后再將這些胚泡轉移到了 14 只雌性小鼠體內
最終，共產下了 3 只幼崽，其中 2 只體重過低，并表現出生長遲緩的跡象，在出生后 24 小時內死亡。
剩下 1 只幼崽體重正常，成功長到了成年期，還能正常繁殖后代，并且其體內的原發性印記障礙也不會遺傳給下一代。瓦博格當時推測這種代謝方式的轉變是癌癥產生的原因。
不過這只幸運兒在發育過程中，也同樣表現出了生長遲緩的跡象，體重也比對照組低了 19.8%研究人員發現，這只小鼠的 Rasgrf1 基因表達水平較低
結果顯示，這兩只小鼠在 Rasgrf1 基因表達正常，體重也與普通小鼠處于同一水平也就是說，Rasgrf1 基因的表達確實會影響孤雌生殖小鼠后代的生長發育情況
總之，這些實驗數據可以表明，通過對多個 ICR 進行適當的表觀遺傳調控，就能在哺乳動物中實現孤雌生殖。不過學界后來對此也有一些爭議，認為瓦博格效應更可能是癌變的結果，而不是原因。
這一結論也符合親本沖突假說，即父本，母本基因組印記的平衡，對于哺乳動物的發育至關重要至于為什么這一孤雌生殖方法只能培育出極少數的后代，研究人員給出了兩點看法
第二，也可能是錯過了其他重要的基因座，比如 Grb10 基因也被發現參與了繁殖過程。
另外還有希望用于治療，預防癌癥，心臟病，HIV 方面這項研究同樣也在網上引起了熱議，震驚于這項研究成果的同時，大家也開始猜想它未來會在哪些領域發揮巨大作用
不清楚這項研究對農業和醫療，會有多大幫助可以的話，不知道能不能實現兩個單倍體玉米的繁育
與此前研究有什么不同。
實際上，使用孤雌繁殖的方法來培育哺乳動物后代，科學家們早就有所嘗試比如 2018 年中科院曾有一項發表在 Cell Stem Cell 上的研究，也是不依靠受精，就讓小鼠完成了繁育
最終得到的后代可以正常生長。
不過與最近的這項研究不同，中科院方面的工作是用上了兩個卵細胞，也就是雙親繁殖原理還是利用了遺傳印記實驗中，研究人員通過刪除遺傳印記的方式，讓卵母細胞中的母本特定基因正常表達
這個過程可以被視為是一種性別轉化，即模仿精子的行為。
然后，將完成轉換的卵母細胞與另一只雌鼠的卵細胞結合，誘導胚胎發育成熟。
最終，研究人員培育的 210 個胚胎中，有 29 個小鼠出生，它們在發育，行為，代謝等方面都與普通小鼠無異，并有 7 只小鼠正常繁育下后代。
如此高的成功率，是因為中科院團隊發現了單倍體胚胎干細胞中的基因組印記更少，潛在的影響也更容易消除。
利用 CRISPR—Cas9，研究人員一共刪除了 3 個遺傳印記，分別是 H19，IG 和 Rasgrf1。
這也解決了此前日本科學家在首次實現孤雌生殖時，繁育率過低，小鼠生長發育存在缺陷的問題。
中科院團隊培育出的雙母小鼠及其后代
此外，中科院的科學家們還嘗試了孤雄繁殖使用類似的方法，研究人員刪除了雄性小鼠單倍體干細胞中的 7 個印記區隨后他們將這一干細胞與另一精子結合，注射到去核卵細胞中，使后代基因完全來自兩個父親
實驗最終得到了 12 只孤雄生殖小鼠，雖然它們在出生后可以自主呼吸，但還是僅僅只存活了兩天。
團隊介紹
主要從事哺乳動物生殖與發育方面的研究。
曾在博士期間參與完成中國首批成體細胞克隆豬和綠色熒光蛋白轉基因豬。
此前還在 PNAS 發表論文，發現父親前期糖尿病可以通過雄性生殖細胞表觀遺傳的變化傳遞給后代，揭示了獲得性性狀遺傳的關鍵分子機制，
論文地址:
參考鏈接:
。鄭重聲明：此文內容為本網站轉載企業宣傳資訊，目的在于傳播更多信息，與本站立場無關。僅供讀者參考，并請自行核實相關內容。
|
