基因技術穿針引線 科學家讓同性老鼠生寶寶

by:泥仔
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許多非哺乳類動物可以在只有單一性別的情況下傳宗接代,像是在特定種類的魚、鳥、爬蟲類身上都能找到類似的例子,許多科學家也想知道哺乳類――或者更精確地說,人類,究竟有沒有辦法做出一樣的事呢?

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哺乳類有辦法只靠單一性別傳宗接代嗎?這是許多科學家一直想知道的謎題。(若沒有特別註明,以下圖片均為示意圖)

Photo: artyangel

從哺乳類的繁衍開始說

作為哺乳類動物,繁衍需要兩種生理性別的父母產生下一代,亦即精卵結合。所以新生兒的每對染色體都會有一條來自父親、一條來自母親,染色體上的基因也會相互對應。

那些被「印記」的基因

1984年,英國劍橋大學教授蘇倫尼(Azim Surani)透過老鼠發現「基因印記」(genomic imprinting,也稱遺傳銘印)的現象,意指來自父親或母親的特定基因在被「印記」後,會抑制該基因的表現。

在這樣的情況下,若要讓子代的狀況不會出現異常,當個體從父親身上得到一個被印記的基因,就需要從母親身上得到相對應且沒有被印記、仍保有作用的基因,反之亦然。

哺乳類,行不行?

目前還不知道這樣的現象為什麼會發生在哺乳類身上,雖然科學家已經提出各式各樣的解釋,但仍沒有定論。這一切也讓人們好奇:哺乳類動物到底有沒有辦法只靠單一性別的基因來產生下一代呢?

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這份讓同性哺乳類繁衍下一代的研究,決定從基因印記的角度出發。

Photo: pxhere

雌鼠以前成功過

其實在 2004年,日本研究團隊就成功透過基因編輯技術讓兩隻雌鼠生下小孩,不過這隻老鼠在出生 10天就斷氣了。

這次是雄鼠的回合

這次刊載在期刊《Cell Stem Cell》中,來自中國的研究團隊則首次讓兩隻雄性老鼠生下小孩。

圖為這次研究中,兩隻雌鼠所產下的孩子,以及其中一隻鼠媽。

精子或卵子的前身

這次的研究從只帶有一套染色體的單倍體胚胎幹細胞(haploid embryonic stem cells,即精子或卵子的前身)著手,並直接刪掉有可能被印記的基因――卵子幹細胞的刪掉三個、精子幹細胞則刪掉七個。

有卵子vs沒有卵子

雌鼠的部分在處理上相對容易,研究團隊只要把修改過的卵子幹細胞和一般的卵子結合,再安置在代理孕鼠體內即可――但雄鼠就有點棘手了,一如沒有參與研究、來自德州大學發展生物學家貝林格(Richard Behringer)的解釋:「你需要卵子來創造個體,但雄性生物沒有卵子。」

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 雖然研究算是成功了,但反而意味著有更多需要調整的地方。

Photo: maxpixel

執行步驟多很多

因此,若要讓兩隻雄鼠生小孩,研究者將修改過的精子幹細胞和一般的精子結合後,還需要把它注射進去掉細胞核的「無核卵子」,並在實驗室培養一段時間後,才能讓它順利在代理孕鼠體內成長。

存活率也差很多

最後在有兩個媽媽的 210個胚胎中,有 29個胚胎成功長大,也順利地生出下一代;但在有兩個爸爸的 477個胚胎中,僅有 12隻老鼠被產下,而且都沒有活超過 48小時。

一定程度上  在預料中

對於執行過程的難度與結果上的差異,研究人之一李志坤(音譯,Zhikun Li)認為這其實在預期中,他指出孤雄生殖在自然界非常少見,也在email寫到:「在開始之前,我們甚至無法確定這可不可行。」

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當然,如果想把這個技術應用在人類上,恐怕還有一段路得走。

Photo: National Library of Medicine

應用在人類的可行性?

因此該研究團隊雖然成功讓兩隻雄鼠生下小孩,但一切顯示若要應用在人類身上,顯然還有很長一段路得走。沒有參與研究的蘇倫尼教授表示,科學家到現在仍然沒有全盤瞭解基因印記、以及它會帶來的影響,因此相關技術肯定還需要長足的發展。

道德層面  有個問號

這在現階段也存在著道德上的疑慮,畢竟到目前為止,仍然沒有人可以確定這種技術產生的後代是健康的。蘇倫尼教授說:「當你在改變生物體內的基因序列時,你可能在不經意的情況下改變其他你沒打算更動的基因序列。」蘇倫尼進一步指出,這種副作用還有可能一代接一代地傳下去,接著說:「這在道德上有著很大的問號。」

對瞭解印記很重要

儘管如此,這份研究還是可以幫助我們對特定基因的發展提供更多瞭解 。沒有參與研究、來自夏威夷大學的學者沃爾德(Monika Ward)指出基因印記在個體特徵、疾病表現都扮演了很重要的角色,她說:「如果他們持續這麼做、持續探索這些基因印記......那我們將有機會學到更多事物。」