精子在不受精的情況下也能產(chǎn)后代？如今科學(xué)家得出了肯定的回答，他們利用非卵細胞成功創(chuàng )造了胚胎，并且能生育后代。這意味著(zhù)，也許有一天我們可以利用其它類(lèi)型的細胞來(lái)創(chuàng )建胚胎，例如體細胞、皮膚細胞等。該研究也顛覆了傳統的哺乳動(dòng)物生育觀(guān)。

　　當精子與卵子受精時(shí)，會(huì )發(fā)生許多染色體和DNA的改變事件，這種改變也被稱(chēng)為重編程。幾個(gè)世紀以來(lái)，科學(xué)家們認為只有卵子能影響精子的重編程過(guò)程。然而，近日發(fā)表在《NatureCommunications》雜志上的新研究首次利用非卵細胞成功創(chuàng )造了胚胎，且這種胚胎能生育出健康的且具有生育力的后代。

　　精子在不受精的情況下也能產(chǎn)后代

　　研究人員以孤雌胚胎作為研究起點(diǎn)——在缺少雄性配子基因組的情況下直接激活有減數分裂Ⅱ期卵子能夠形成孤雌囊胚。盡管未受精，發(fā)生減數分裂的卵母細胞可通過(guò)化學(xué)誘導而進(jìn)行正常的細胞分裂。

　　在化學(xué)誘導13小時(shí)后（在該時(shí)間段，細胞進(jìn)行DNA復制以及為第一次細胞分裂做準備），研究人員利用卵胞漿內單精子注射技術(shù)（ICSI）將精子注射到卵母細胞中，它們均包含一個(gè)單倍體基因組，隨著(zhù)細胞周期的發(fā)展，胚胎分裂成兩個(gè)細胞。

　　染色體在這兩個(gè)細胞之間有多種可能的分配方式。研究人員選取了一個(gè)兩細胞的胚胎，在這個(gè)胚胎中，其中一個(gè)細胞的染色體有一半來(lái)自卵母細胞一半來(lái)自精子，這也是最具有生存機會(huì )的細胞。隨后研究人員摧毀了該胚胎中的另外一個(gè)細胞，通過(guò)這種方式創(chuàng )建的胚胎被稱(chēng)為“phICSI”。

　　此外，研究人員在減數分裂中期II時(shí)通過(guò)ICSI將精子注射到卵母細胞中，這也是受精時(shí)通常發(fā)生的過(guò)程，以此創(chuàng )建的胚胎作為對照組，并稱(chēng)為ICSI胚胎。在兩細胞時(shí)期，研究人員摧毀每個(gè)ICSI胚胎中的一個(gè)細胞。

　　接下來(lái)，研究人員將phICSI和ICSI胚胎植入到假孕雌鼠體內。結果發(fā)現，phICSI胚胎組能存活的有10.4%，而ICSI胚胎組中有43.4%的存活率。研究人員還在化學(xué)誘導7小時(shí)和10小時(shí)后將精子注射到卵母細胞中，但發(fā)現生成的胚胎存活率要小得多。首次表明，通過(guò)不同的表觀(guān)遺傳學(xué)途徑來(lái)獲得后代。

　　除了觀(guān)察生存能力，研究人員還研究了phICSI胚胎組和ICSI胚胎組中染色質(zhì)的重組方式。精子重編程的步驟之一是將精子DNA中纏繞著(zhù)的卵子組蛋白替換成精蛋白。研究人員發(fā)現，phICSI胚胎組能正常進(jìn)行組蛋白和精蛋白的交換，但重組還涉及到了其他的表觀(guān)遺傳學(xué)變化，且這種變化在ICSI胚胎組和phICSI胚胎組中有差異。例如，phICSI胚胎組中母體染色質(zhì)中的H3K9二甲基化水平較低。

　　巴斯大學(xué)的生物學(xué)家AnthonyPerry是該研究的引領(lǐng)者，他說(shuō)，“能生育后代的phICSI胚胎，幾乎都是與ICSI胚胎組存在這些表觀(guān)遺傳學(xué)差異的胚胎，因此我認為這是非常重要的，因為它表明可以通過(guò)不同的表觀(guān)遺傳學(xué)途徑來(lái)獲得后代。”

　　美國密歇根VanAndel研究所發(fā)育編程研究員PiroskaSzabó對該研究評論道，“能培養正常且具有生殖能力的小鼠，這是非常驚人的，因為在這些案例中發(fā)生了很多的表觀(guān)遺傳學(xué)事件。”

　　顛覆傳統觀(guān)點(diǎn)

　　加拿大麥吉爾大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家HughClarke對該研究評論道，“研究人員表明，已經(jīng)開(kāi)始胚胎發(fā)育并進(jìn)行分裂的卵母細胞仍能“改變”精子DNA，這種能力不僅限于受精時(shí)的卵子。”該研究質(zhì)疑了孤雌囊胚不能長(cháng)期發(fā)育的觀(guān)點(diǎn)。Clarke寫(xiě)道，“在該研究中，研究人員在孤雌胚胎中加入了父系基因組，使之具備了長(cháng)期發(fā)育的能力，因此哺乳動(dòng)物胚胎必須由精子和卵子受精而形成的觀(guān)點(diǎn)被顛覆了。”

　　Clarke指出，在減數分裂中期II（ICSI胚胎組的注射精子時(shí)間）和第一次細胞分裂中期（phICSI胚胎組的精子注射時(shí)間），核膜破裂，核中的蛋白質(zhì)如組蛋白溢出并被細胞利用，這些蛋白質(zhì)對精子的重組是有必要的。他說(shuō)，“精子在減數分裂中期使用這些蛋白，這屬于正常的使用時(shí)間，但它還在有絲分裂中期使用這些蛋白，這也是這項研究的創(chuàng )新之處。”

　　Perry說(shuō)，“這是首次通過(guò)向胚胎注射精子實(shí)現了足月發(fā)育。也許有一天我們可以利用其它類(lèi)型的細胞來(lái)創(chuàng )建胚胎，例如體細胞、皮膚細胞等。”對于未來(lái)，研究人員打算進(jìn)一步調查精子重編程的機制，并確定其在卵母細胞和孤雌胚胎進(jìn)行有絲分裂時(shí)是否會(huì )有差異。

　　來(lái)源：生物探索