中國中科院首創「雙父親」小鼠! 再生醫學里程碑

日期2025-01-30
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中國中科院首創「雙父親」小鼠! 再生醫學里程碑(圖片來源:網路示意圖)
美國時間28日,中國科學院(CAS)透過胚胎幹細胞編輯,創造出一隻具有雙父親的小鼠,且首次存活至成年,可謂是克服哺乳動物中單性生殖的挑戰。該研究發表於《Cell Stem Cell》。

過去,中科院科學家就曾創造出雙父親來源的小鼠,但是胚胎發展到一定程度就會停止成長。過去是嘗試運用卵巢類器官來誘導雄性多潛能幹細胞發展成為卵母細胞,再將這些卵子與另一隻雄性小鼠精子受精,但是在減數分裂時,同源染色體視同性別時,就會產生印記基因異常(imprinting abnormalities),而導致發育缺陷。

此次研究的通訊作者、中科院動物研究所研究員李偉(Wei Li)表示,透過靶向調節印記基因(imprinting genes)的表現,有望解決幹細胞與再生醫學目前的多項挑戰。

這項研究中,研究人員使用多種技術,包含移碼突變(frameshift mutations)、基因缺失(gene deletion)、基因調節區域編輯(regulatory region edits)等,分別修改了20個關鍵的印記基因。

研究人員發現,這些基因編輯不僅可以創造出可存活至成年的雙性小鼠,也創造出具有穩定多潛能性的幹細胞。

過程中研究人員發現,Sfmbt2微小核醣核酸(microRNA)基因簇(cluster)對胎盤發育十分關鍵,若缺失會導致胎盤功能缺陷、阻礙發育。

此外,也發現到Nnat印記基因區域異常與新生小鼠吸吮乳汁的能力有關,透過修改雙父親來源小鼠的Nnat印記基因,可提高新生小鼠的獨立吸吮乳汁的能力,提高存活率。

此次研究顯示,印記異常是哺乳動物中單性生殖的主要障礙,研究共同作者、廣州中山大學生科院教授駱觀正表示,這項研究可以顯著改善胚胎幹細胞與複製動物在發育上遇到的挑戰,讓再生醫學發展更進一步。

不過,研究人員也指出,目前研究還有一些侷限,只有11.8%的胚胎可以發育至出生,出生後因為具有發育缺陷,也無法全部小鼠都成長至成年,而能夠成長至成年的小鼠大多數也會發育異常或壽命較短,此外,這些能活到成年的小鼠都是不能生育。

未來,若進一步修改印記基因,可能可以產生能讓健康雙父親小鼠誕生的配子,並有望開發與印記基因相關疾病的療法。

此外,該研究團隊未來有望擴展到猴子等大型動物,但研究人員也指出,猴子的印記基因與小鼠差異很大,不僅需要大量時間與精力,最後技術是否可以應用到人類身上還很難說。

目前,國際幹細胞研究學會的道德倫理指南中,不允許以生殖為目的進行遺傳基因體編輯,也不允許是用人類幹細胞產生配子來生殖。

參考資料:https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250128123824.htm
論文:https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.01.005

(編譯/李林璦)