【科技趣聞】孤雄小鼠繁殖成功 基因工程再進一步

●科學家成功培育出一隻所有遺傳物質來自父本,且能夠健康存活至成年的孤雄小鼠。 網上圖片
●科學家成功培育出一隻所有遺傳物質來自父本,且能夠健康存活至成年的孤雄小鼠。 網上圖片

  繼由雌性個體誕生的孤雌小鼠之後,中國科學家又成功繁殖具有兩個父系基因組的孤雄小鼠,是人類在哺乳動物基因工程領域的又一重大成果。

  在哺乳動物中,基因印記(Genomic imprinting)是一種特殊的表觀遺傳現象,指只有來自特定親代(即父本或母本)的等位基因得以表達。

  此現象已知可見於昆蟲、哺乳動物及開花植物。這種基因印記對胚胎發育、胎盤形成和後天行為起着關鍵作用,但其異常表達常導致胚胎發育失敗。如何糾正基因印記的異常表達,是再生醫學和動物克隆領域的重要挑戰。

  基因印記修復技術 實現單性生殖

  中國科學院動物研究所、北京幹細胞與再生醫學研究院與中山大學的研究團隊聯合發表了一項突破性的研究成果,論文發表於《細胞—幹細胞》(Cell Stem Cell)雜誌,研究通過創新性的基因印記修復技術,成功培育出一隻所有遺傳物質來自父本且能夠健康存活至成年的孤雄小鼠。

  這一成果不僅為深入理解哺乳動物的單性生殖障礙提供了新的視角,也為再生醫學領域的研究開闢了潛在的新途徑。研究者對小鼠胚胎的20個關鍵印記基因區域進行編輯,包括基因缺失、移碼突變和調控區域的修改,以糾正雙父系胚胎中因基因印記異常導致的發育缺陷。

  其後,從精子中誘導產生單倍體胚胎幹細胞(ahESCs),並利用基因編輯後的ahESCs與精子共同注入去核的卵母細胞中,構建出雙父系胚胎,將編輯後的雙父系胚胎移植到代孕母鼠體內,觀察其發育情況。

  基因編輯應用前景廣、潛力大

  經過基因編輯的雙父系胚胎能夠成功發育至成年小鼠,儘管存活率較低,但呼吸功能和內臟器官大小上表現正常,不過仍存在吸吮能力不足和生長過快等問題。成年雙父系小鼠在曠場實驗中表現出焦慮行為減少,且生長速度加快和顱骨早閉等特徵。分析發現,基因編輯對基因表達調控有顯著影響。

  這項研究為理解基因印記在胚胎發育中的作用提供了新的視角,也為再生醫學和動物克隆技術的發展提供了技術支持。該技術在生殖醫學、幹細胞療法和遺傳疾病治療等領域展現了巨大的應用潛力,為未來的生育方式開闢了新的可能性。

  儘管這項技術具有重要的科學意義和應用價值,但基因編輯技術的應用需要謹慎對待,尤其是在涉及生殖細胞和胚胎時。倫理和安全問題需要在技術進步的同時被充分考慮。雖然這項技術在小鼠中取得了成功,但將其應用於人類仍面臨諸多挑戰,包括技術、倫理和法律等方面的問題。目前,這項技術仍處於初步階段,距離實際應用還有很長的路要走。●文鯉