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型的細(xì)胞來創(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)的哺乳動物生育觀。

　　當(dāng)精子與卵子受精時，會發(fā)生許多染色體和DNA的改變事件，這種改變也被稱為重編程。幾個世紀(jì)以來，科學(xué)家們認(rèn)為只有卵子能影響精子的重編程過程。然而，近日發(fā)表在《NatureCommunications》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小時后（在該時間段，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，它們均包含一個單倍體基因組，隨著細(xì)胞周期的發(fā)展，胚胎分裂成兩個細(xì)胞。

　　染色體在這兩個細(xì)胞之間有多種可能的分配方式。研究人員選取了一個兩細(xì)胞的胚胎，在這個胚胎中，其中一個細(xì)胞的染色體有一半來自卵母細(xì)胞一半來自精子，這也是最具有生存機(jī)會的細(xì)胞。隨后研究人員摧毀了該胚胎中的另外一個細(xì)胞，通過這種方式創(chuàng)建的胚胎被稱為“phICSI”。

　　此外，研究人員在減數(shù)分裂中期II時通過ICSI將精子注射到卵母細(xì)胞中，這也是受精時通常發(fā)生的過程，以此創(chuàng)建的胚胎作為對照組，并稱為ICSI胚胎。在兩細(xì)胞時期，研究人員摧毀每個ICSI胚胎中的一個細(xì)胞。

　　接下來，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小時和10小時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，通過不同的表觀遺傳學(xué)途徑來獲得后代。

　　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AnthonyPerry是該研究的引領(lǐng)者，他說，“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^不同的表觀遺傳學(xué)途徑來獲得后代。”

　　美國密歇根VanAndel研究所發(fā)育編程研究員PiroskaSzabó對該研究評論道，“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。”

　　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HughClarke對該研究評論道，“研究人員表明，已經(jīng)開始胚胎發(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的卵子。”該研究質(zhì)疑了孤雌囊胚不能長期發(fā)育的觀點(diǎn)。Clarke寫道，“在該研究中，研究人員在孤雌胚胎中加入了父系基因組，使之具備了長期發(fā)育的能力，因此哺乳動物胚胎必須由精子和卵子受精而形成的觀點(diǎn)被顛覆了。”

　　Clarke指出，在減數(shù)分裂中期II（ICSI胚胎組的注射精子時間）和第一次細(xì)胞分裂中期（phICSI胚胎組的精子注射時間），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)對精子的重組是有必要的。他說，“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。”

　　Perry說，“這是首次通過向胚胎注射精子實(shí)現(xiàn)了足月發(fā)育。也許有一天我們可以利用其它類型的細(xì)胞來創(chuàng)建胚胎，例如體細(xì)胞、皮膚細(xì)胞等。”對于未來，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)行有絲分裂時是否會有差異。

　　來源：生物探索