研究人员首次创造了有两个父亲的老鼠。没有雌性参与这些啮齿动物的基因组成。
这种不寻常的繁殖发生在实验室里,研究人员从他们的父亲那里收集干细胞,并利用它们生产胚胎,植入代孕母亲体内。这项技术需要科学家编辑动物的基因,这样老鼠才能成熟并出生。然而,研究人员在10月11日的细胞干细胞研究报告中报告说,只有父亲的老鼠在出生几天后死亡。相比之下,以前的研究和这项研究表明,一些只编辑了母亲基因的老鼠可以活到成年,并有自己的后代。
这项研究的合著者,北京中国科学院的周琦说,研究人员做这个实验是为了理解为什么哺乳动物只能有性繁殖,而其他脊椎动物,包括火鸡、蛇和鲨鱼,有时只有一个父母来繁殖。这些物种的雌性有时会使未受精卵产生后代。这个过程叫做孤雌生殖。
此前,研究人员只利用父亲的DNA制作斑马鱼。但在此之前,还没有人报道过哺乳动物的雄性生殖或雄性生殖。
研究人员发现,在这项新研究中,两个母亲的老鼠比平时小,而且还有其他异常。出现这些缺陷是因为幼崽从母亲那里继承的一些基因被印记,或者称为甲基的分子标记,附着在基因附近的脱氧核糖核酸上。印记可能会使一些基因更活跃,而另一些基因则不活跃。
因此,研究人员使用了一种叫做CRISPR/Cas9的分子剪刀,切断了干细胞中重要基因附近的三个印记区域,然后利用它们产生胚胎。在植入代孕妈妈体内的210个胚胎中,大约有14%是出生的。这些经过基因编辑的幼崽发育正常,成年后生育能力正常。
这只成年雌性老鼠有两个亲生母亲。她长大后有了自己的孩子。
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用两只雄性小鼠的干细胞进行胚胎培养并不那么成功。
为了从两个父亲的干细胞中获得胚胎,研究人员必须切除六个印记的脱氧核糖核酸片段。然而,在1023个胚胎中,6个编辑中只有1.2%产生了幼崽。这些婴儿是正常婴儿的两倍大,出生后很快就会死亡。切断第7标记区域后,幼崽的体型正常,但只有两只幼崽存活了48小时以上,没有一只达到成年。
然而,马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的发育生物学家B. Duygu Ozpolat说,这项工作仍然是理解印象区在正常发育中的作用的重要的第一步。他没有参加这项工作。
她说,这些知识可能有助于纠正印刷错误造成的出生缺陷。
Ozpolat说,用单亲繁殖哺乳动物也可能有助于只剩下一种性别的濒危物种。例如,今年早些时候,最后一只北方白犀牛死亡,只留下两只雌性(SN: 8/4/18,第8页)。
Ozpolat说:“它可能太贵了,它可能对所有物种都无效,但它是有意义的。”至于那些想一起生孩子的同性伴侣,她说:“这是当下遥远的未来。”
周补充说,在人身上尝试这项技术太危险了。不能保证与老鼠繁殖相关的印迹区域与人类繁殖相同。无论如何,他说,“将这项技术应用于人类不是我们的目标之一。”
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