科学家发现“人造精子” 基因可加工遗传并决定胎儿性别

最快只需一代，就能培育出实验需要的转基因动物，这可是生命科学家梦寐以求的好事。这或许很快就会变为现实。

昨天，国际著名学术期刊Cell以“特别推荐论文”刊发了来自中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所李劲松、徐国良研究员的最新成果，他们找到了一种制造“人工精子”的方法，可以对人造精子中的基因进行“加工”，并稳定地遗传给后代。该杂志认为，这一成果将极大促进哺乳动物遗传学及相关生命科学的研究。

在自然界，哺乳动物的普通细胞中都含有两套DNA，一套来自父亲，另一套来自母亲。而精子和卵子是一类特殊的细胞，它们每个细胞中只含有一套DNA，当它们结合到一起变成受精卵时，才能发育成一个新个体。

徐、李两位研究员作了一个异想天开的尝试：让一个单独的精子发育成一个具有100多个细胞的胚胎。这能行吗？对于已经成熟的精子，当然不可能，不过他们把一个精子注入了一个去掉DNA的卵细胞中，这个只有来自父亲遗传物质的“受精卵”就开始发育了，这即是“孤雄单倍体胚胎”。

在这个过程中，科学家发现了许多有趣的现象——

精子可以决定性别，一种是可生出雌性小鼠的，包含X染色体；另一种是雄性的，包含Y染色体。所有发育存活下来的，全部都是“雌性精子”。李劲松解释，过去有实验证明，X染色体上含有许多胚胎早期发育基因，而Y染色体没有。更有趣的是，尽管“孤雄胚胎”只有一套染色体，但在发育过程中，细胞会逐步拥有两套DNA，变成正常的双倍体，这让科学家感到异常惊奇，不明白自然界通过什么方式在“纠错”。

另外，拿出任何一个“孤雄单倍体胚胎”细胞，都可以当作精子使用，使卵细胞受精，并生下正常小鼠——可惜的是成功率比正常精子低了4-5倍。但好处在于，这种“人造精子”的基因可以被“加工”，比如敲除或增加某个基因，这使得科学家能方便地制造出实验所需要的小鼠模型，而且保证能将基因的“加工结果”稳定地表现出来，并遗传给后代。

徐国良介绍，一般小鼠繁殖一代需要约3个月，而按照传统方式，要繁殖2-3代小鼠才能获得所需要的转基因或基因打靶小鼠，如果利用这种新技术，1-2代即可搞定，相当于将实验周期缩短了1-2倍。

“如果这种方法运用到像猴子这样的非人类灵长类实验动物上，效果将更显著。”李劲松说，因为猴子的繁殖周期以年计，且一般一次只生一胎，靠“撞大运”方式获得需要的转基因动物，成本十分高昂——这种新方法无疑大大缩短了培养时间，降低了实验成本。