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      Nat,Commun:沒(méi)有卵子受精,精子也能產(chǎn)后代

      妙手生春 2024-06-01 21:41:03

      2016年09月18日訊 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(xì)胞成功創(chuàng)造了胚胎
      ,并且能生育后代
      。這意味著
      ,也許有一天我們可以利用其它類(lèi)型的細(xì)胞來(lái)創(chuàng)建胚胎
      ,例如體細(xì)胞
      、皮膚細(xì)胞等。該研究也顛覆了傳統(tǒng)的哺乳動(dòng)物生育觀

      當(dāng)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(jì)以來(lái)
      ,科學(xué)家們認(rèn)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《Nature Communications》雜志上的新研究首次利用非卵細(xì)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(shù)分裂Ⅱ期卵子能夠形成孤雌囊胚

      。盡管未受精
      ,發(fā)生減數(shù)分裂的卵母細(xì)胞可通過(guò)化學(xué)誘導(dǎo)而進(jìn)行正常的細(xì)胞分裂。

      在化學(xué)誘導(dǎo)13小時(shí)后(在該時(shí)間段

      ,細(xì)胞進(jìn)行DNA復(fù)制以及為第一次細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備)
      ,研究人員利用卵胞漿內(nèi)單精子注射技術(shù)(ICSI)將精子注射到卵母細(xì)胞中
      ,它們均包含一個(gè)單倍體基因組
      ,隨著細(xì)胞周期的發(fā)展,胚胎分裂成兩個(gè)細(xì)胞

      染色體在這兩個(gè)細(xì)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(xì)胞的胚胎,在這個(gè)胚胎中
      ,其中一個(gè)細(xì)胞的染色體有一半來(lái)自卵母細(xì)胞一半來(lái)自精子
      ,這也是最具有生存機(jī)會(huì)的細(xì)胞。隨后研究人員摧毀了該胚胎中的另外一個(gè)細(xì)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(shù)分裂中期II時(shí)通過(guò)ICSI將精子注射到卵母細(xì)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(duì)照組,并稱(chēng)為ICSI胚胎
      。在兩細(xì)胞時(shí)期
      ,研究人員摧毀每個(gè)ICSI胚胎中的一個(gè)細(xì)胞。

      接下來(lái)

      ,研究人員將phICSI和ICSI胚胎植入到假孕雌鼠體內(nèi)
      。結(jié)果發(fā)現(xiàn),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(dǎo)7小時(shí)和10小時(shí)后將精子注射到卵母細(xì)胞中,但發(fā)現(xiàn)生成的胚胎存活率要小得多

      首次表明

      ,通過(guò)不同的表觀遺傳學(xué)途徑來(lái)獲得后代

      除了觀察生存能力

      ,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中纏繞著的卵子組蛋白替換成精蛋白
      。研究人員發(fā)現(xiàn)
      ,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Anthony Perry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遺傳學(xué)差異的胚胎
      ,因此我認(rèn)為這是非常重要的,因?yàn)樗砻骺梢酝ㄟ^(guò)不同的表觀遺傳學(xué)途徑來(lái)獲得后代
      ?div id="d48novz" class="flower left">
      !?/p>

      美國(guó)密歇根Van Andel 研究所發(fā)育編程研究員Piroska Szabó對(duì)該研究評(píng)論道,“能培養(yǎng)正常且具有生殖能力的小鼠

      ,這是非常驚人的
      ,因?yàn)樵谶@些案例中發(fā)生了很多的表觀遺傳學(xué)事件?div id="d48novz" class="flower left">
      !?/p>

      顛覆傳統(tǒng)觀點(diǎn)

      加拿大麥吉爾大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Hugh Clarke對(duì)該研究評(píng)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(xì)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(zhǎng)期發(fā)育的觀點(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(zhǎng)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點(diǎn)被顛覆了?div id="4qifd00" class="flower right">
      !?/p>

      Clarke指出

      ,在減數(shù)分裂中期II(ICSI胚胎組的注射精子時(shí)間)和第一次細(xì)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(xì)胞利用
      ,這些蛋白質(zhì)對(duì)精子的重組是有必要的。他說(shuō)
      ,“精子在減數(shù)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(xiàng)研究的創(chuàng)新之處
      ?div id="4qifd00" class="flower right">
      !?/p>

      Perry說(shuō),“這是首次通過(guò)向胚胎注射精子實(shí)現(xiàn)了足月發(fā)育

      。也許有一天我們可以利用其它類(lèi)型的細(xì)胞來(lái)創(chuàng)建胚胎
      ,例如體細(xì)胞、皮膚細(xì)胞等
      ?div id="jfovm50" class="index-wrap">!睂?duì)于未來(lái),研究人員打算進(jìn)一步調(diào)查精子重編程的機(jī)制
      ,并確定其在卵母細(xì)胞和孤雌胚胎進(jìn)行有絲分裂時(shí)是否會(huì)有差異

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