近(7)日，中國上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院研究團隊，以CRISPR基因編輯方式，改變基因銘印(genomic imprinting)區域的DNA甲基化情況，成功僅用單個、未受精的卵母細胞，培育出可生育後代的小鼠。研究發表於國際知名期刊《PNAS》。
 
從一個未受精的卵子發育出胚胎，稱為孤雌生殖(parthenogenesis)。在自然界中，它存在於蚜蟲、魚類、爬蟲類、蠍子、蟎蟲和一些蜜蜂中，但不存在於哺乳類動物。
 
哺乳類動物的有性生殖方式，使後代具有來自父母雙方的遺傳物質，通常來自父母雙方的等位基因都可表現，但有少數基因的其中一份基因會經過甲基修飾而失去作用，因此該基因只會表現來自母親或父親的版本，稱為基因銘印。
 
研究人員指出，由於基因銘印現象，使歷史上嘗試讓哺乳動物孤雌生殖的研究無法成功。在此研究中，研究團隊另闢蹊徑，以CRISPR基因編輯技術改變基因銘印區域，克服了這個問題。
 
研究確認出7個重要的基因銘印區域，分別為2個來自父系的H19和Gtl2，它們是阻礙胚胎發育的障礙；和5個來自母系的lgf2r、Snrpn、Kcnq1ot1、Nespas和Peg10，它們對於胚胎發育有重要作用。
 
研究從小鼠身上取出一個還未減數分裂的卵母細胞，以CRISPR-dCas9和甲基化酶Dnmt3a，將兩個父系基因銘印區域進行甲基化使其關閉，以及以CRISPR-dCpf1和去甲基化酶Tet1，將5個母系基因銘印區域進行去甲基化使其開啟。最終使未受精的卵母細胞，具有類似已受精細胞的特徵。
 
實驗中，研究團隊總共建構了389個經過修飾的孤雌胚胎，有192個經體外培養發育至囊胚期，並植入雌性小鼠子宮。最後，有3隻小鼠成功誕生。
 
3隻小鼠中，其中兩隻體重過低，且生長遲緩，出生不到一天即死亡。最後一隻體重正常，成功活到成年期，並成功產下後代。
 
研究人員認為，透過控制多個關鍵的基因銘印區域，能實現哺乳動物的孤雌生殖，不過也承認，需要更多的研究才能在現實世界有所應用。他們進一步表示，這項研究經驗，可能為農業、醫學研究領域，開闢新的機會。
 
參考資料：1.https://phys.org/news/2022-03-mammalian-offspring-derived-unfertilized-egg.html
2.https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_17059663
論文：http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2115248119
 
(編譯/劉馨香)