哺乳动物孤雄生殖首获成功

日前，中科院动物研究所胡宝洋研究员、周琪研究员和李伟研究员带领的团队合作，对单倍体胚胎干细胞进行印记基因修饰，在对其进行复杂胚胎操作后，得到了世界上首只双父亲来源的小鼠，以及性状正常的双母亲小鼠。相关工作日前发表在国际学术期刊《细胞·干细胞》上。

突破哺乳动物有性生殖“枷锁”

自然界中，简单的生命体，例如病毒和细菌，采用简单的无性生殖方式。蜜蜂和蚂蚁则采用孤雌繁殖方式——只要有蜂后或蚁后，就能保证种群的繁衍，一些低等動物，比如一些种类的蜥蜴、蛙和鱼类，也有孤雌生殖现象。哺乳动物则进化出了更高级的有性生殖方式。而为了保证这种生殖方式在竞争中处于不败之地，大自然还给精子和卵子加上了不可替换、不可逆转的“锁”——印记基因。

研究的主要完成人、中科院动物研究所博士后王乐韵介绍，研究组采用基因编辑技术，重新修饰了小鼠生殖细胞来源的单倍体胚胎干细胞中的印记基因，再经过一系列复杂的操作，最终分别获得了以两个雌性小鼠作为亲本（孤雌生殖）和两个雄性小鼠作为亲本（孤雄生殖）的后代。

“孤雌生殖成功的实验以前已有报道，但当时出生的小鼠只存活了几天就死亡了。这次我们找到一个非常重要的精子印记基因Rasgrf1，在孤雌单倍体胚胎干细胞中将这个基因敲除掉，我们获得的孤雌个体基本与正常个体无异。”王乐韵表示，接下来将继续关注孤雌小鼠后代的健康状况，进行持续观察和研究。

“而孤雄生殖是首次实现，并实现了短期存活。”王乐韵介绍，孤雄生殖是一种更难实现的生殖方式，“因为相关研究还不多。”

王乐韵介绍，孤雄小鼠的产生需要删除孤雄单倍体胚胎干细胞中7个印记区段，远多于孤雌小鼠出生所需敲除的数目。“这可能是在小鼠中一次进行的数目最多的基因敲除操作。在此基础上，进一步改善孤雄小鼠的健康状况将具有较大的难度，但我们将持续研究下去。”

探索基因疾病治疗方式

既然有性生殖方式更高级，那科学家们为什么还要研究孤雌生殖或孤雄生殖？

中科院动物研究所所长、中科院院士周琪表示，这是一项重要的基础研究。“探索生殖的奥秘，有助于了解我们如何进化到今天、我们现有生殖方式的优劣、未来如何进一步克服我们自身面临的困难。这是我们研究的主要意义所在。”

从应用角度来说，在已发现的印记基因中，有很多与人类的严重疾病相关，包括精神类疾病（某些自闭症）、代谢类疾病（BWS综合征等），生长发育异常（小胖威利综合征等），这类疾病统称为“单亲二倍化疾病”。由于印记基因数目众多，单亲二倍化疾病的患者也为数不少。

“在病人体内修复这些异常的印记区段，有可能具有治疗效果。”李伟说，“理论上，孤雌和孤雄小鼠集中了多种可能的单亲二倍化异常，而我们的敲除操作可以被视为一种‘修复。我们希望这项研究可以提供一个操作平台，来筛选出对更多印记区段进行修复的初步方法。”