我國人造精子新突破：大量繁殖半克隆動物不是夢！

最近，人類首次大規模生產了一種人造精子，這種精子帶有足夠雄性基因且能夠讓卵子成功受精。

我國科學家使用沒有尾巴，不能遊動的人造精子繁殖了「半克隆小鼠」。

他們說這項技術可以通過繁殖大量的轉基因動物來幫助加快對癌症等疾病的研究。

然而他們補充說，這種人造精子用於人類還為時過早，因為80%的人造精子後代都會死亡。

圖片說明：科學家將精子植入去核的卵子中，從而開發出具備精子功能的幹細胞（如上所示），但沒有尾巴。

這些人造精子能夠使卵子受精，最終繁殖出老鼠幼崽。

然而，該技術仍然需要改進，因為80%的人造精子後代都會死亡。

圖片來源：Cuiqing Zhong et al/Cell Stem Cell

本研究的首席科學家，李勁松教授說：「我們的人造精子細胞可以繁殖一大群半克隆小鼠，且生產方式既簡單又高效。

」這些半克隆小鼠將被用於對抗癌症和其他遺傳性健康問題。

對於實驗動物而言，20%的人造精子可以健康繁殖已經很好了，但這對於人類而言還相差甚遠。

如果將該技術應用於人類精子，可能會導致80%的新生死亡率或出生缺陷。

此前，世界各地的科學家都已經能夠生產出人造精子，但這些精子源自胚胎幹細胞的分化。

這種方法是有爭議的，因為它使用的細胞是直接取自胚胎的。

現在，李教授及其同事開發了一種新技術，這種技術不需要破壞胚胎就能生產人造精子。

他們的研究論文發表在Cell Stem Cell上。

早在2012年，李教授及其同事就宣布他們將精子注入移除了細胞核和其他遺傳物質的空卵子中。

通過這種方式可以生產出類似於精子，但沒有尾巴或遊動能力的胚胎幹細胞（embryonic-like stem cell）。

這種幹細胞可以用來大量繁殖人造細胞。

研究人員繁殖小鼠的過程可以簡單概括為四個步驟，分別是：移除卵細胞核、注入精子頭部、生長成幹細胞和將這些細胞注入健康的卵細胞內。

然而在當時，這項技術的效率非常低，通過這些人造精子受精的卵細胞只能繁殖大約2%的健康動物。

圖片說明：圖為成年半克隆小鼠。

研究人員能夠用人造精子繁殖半克隆小鼠，這些小鼠幼崽自然是由雌性成年小鼠來孕育的。

圖片來源：Cuiqing Zhong et al/Cell Stem Cell

圖片說明：研究人員說他們的技術（如上圖所示），可以用來生產一大群可用於科學研究的半克隆小鼠。

從左到右的步驟依次為：把卵細胞去核、注入精子頭部、長成幹細胞以及給健康卵子受精。

圖片來源：Cuiqing Zhong et al/Cell Stem Cell

在最新的研究中，科學家們使用CRISPR-Cas9基因編輯技術對人造精子中的一些基因進行了改造。

通過關閉被認為在胚胎髮育中發揮重要作用的H19和Gtl2基因，他們提高了半克隆小鼠的繁殖效率。

現在，半克隆小鼠幼崽的存活率為20%。

由於基因編輯是否會影響半克隆動物的後代仍在考察之中，因此研究人員警告人們應謹慎使用這項技術。

李教授還表示，任何試圖將該技術應用於人類的行為都會產生「道德危機」（「ethical crisis」）。

不過，他們稱這項技術能夠對轉基因動物的生產提供一個新方法，這些轉基因動物主要用於實驗室的疾病研究。

研究人員稱:「我們希望這一方法能夠促進遺傳分析，這一分析是針對疾病在小鼠體內的模擬和發展而言的。

」

圖片說明：如上圖所示，精子細胞通常有一個長尾，這個長尾可以幫助它們游向卵細胞。

但科學家們創造的人造精子並沒有這個特性。

圖片來源：Alamy

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改良養殖的動物，如改善它們的大小、味道或行為，可能要花上數十年的時間。

但韓國的分子生物學家通過編輯特定基因已經能夠加快這個過程。

通過使用DNA剪切和結合技術，這些生物學家有望培育出超級肌肉小豬，這也使人們有望吃到精瘦培根。

首爾大學（Seoul National University）的Jin-Soo Kim領導了一個研究團隊，該團隊對豬肌生成抑制素基因（MSTN）進行了基因改造。

肌生成抑制素基因在胚胎期就開始調節肌肉大小，從而防止肌肉過大增長。

當這種基因被修改後，肌肉細胞的生長繁殖將不受抑制，這意味著它將會促進肌肉細胞的繁殖和肌肉組織的生長。

研究人員一直希望可以通過基因改造來增強動物特徵或增加新特徵，這項研究無疑可以使研究人員距其希望更進一步。

（科學之家，編譯：Kevin Huang，譯審：Y Chen）

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