健康的幼鼠由雌鼠的皮肤细胞培育而成

细胞在实验室培养皿中成熟,逐渐接近未来可能在人类身上实现的过程 

仅为说明目的。

日本研究人员表示,他们从皮肤细胞而非卵细胞开始,培育出了卵子,这些卵子最终发育成了健康的幼鼠,这些幼鼠能够正常生活和繁殖。

当然,哺乳动物一直以来都是通过一个动物的精子与另一个动物的卵细胞结合进行繁殖。但这项新研究却从一只小鼠尾巴上的皮肤细胞开始,将其转化为卵细胞,然后在实验室培养皿中使这些卵细胞成熟,最后对其进行受精,并将受精卵植入雌鼠体内。

九州大学(位于日本福冈)的干细胞生物学家、该研究论文的主要作者林克彦表示,尽管只有1%的细胞最终产生了活产,但出生后存活下来的动物都很健康、有生育能力,并且寿命正常。该研究论文于周一发表在自然杂志上。


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尽管这个过程可能还需要几十年才能达到可以应用于人体的阶段,但这项研究表明,未来有一天,对于缺乏卵子的女性或没有精子的男性来说,或许有可能获得用他们自身皮肤制成的替代细胞。如果这成为可能,它可能会将人类的生育年龄延长几十年,帮助保护濒危动物物种,甚至在未来让同性伴侣拥有自己的基因后代。

与此同时,多位专家表示,他们对这项新研究印象深刻。“这是一项非常了不起的研究,”英国剑桥古登研究所的阿齐姆·苏拉尼说。他没有参与这项最新的工作,但他曾在那里指导过林克彦的博士后研究。“人们可能认为这是科幻小说,但它确实奏效了,”苏拉尼补充道。

在早先发表于细胞杂志的一项研究中,林克彦和他的同事们已经证明,他们可以通过在雌鼠体内使皮肤细胞衍生的卵子成熟来培育出健康的幼鼠。而在新的研究中,成熟过程完全在实验室培养皿中进行,这使其更接近于未来某一天可能在人体上使用的过程。“这实际上是一项非常了不起的壮举,”苏拉尼说。

山中伸弥因其2006年将皮肤细胞转化为理论上能够发育成体内任何细胞的干细胞的研究成果而荣获2012年诺贝尔奖。但林克彦是全球为数不多的尝试从这些所谓的诱导多能干细胞(或iPS细胞)制造生殖细胞的科学家之一。

俄勒冈健康与科学大学的生殖和发育生物学家肖克拉特·米塔利波夫(未参与这项研究)表示,为了将干细胞转化为原始卵细胞,研究人员必须设计一个能够重现细胞信号传导并促进细胞经历多个发育阶段的环境。“这是一项巨大的工作量。我必须祝贺这个团队。这是一项巨大的成就,”米塔利波夫说。

林克彦说,他的下一步将是尝试在非人类灵长类动物身上重复这一过程,这将更加复杂。为了帮助小鼠卵细胞成熟,他只是从雌鼠的卵巢中提取了支持细胞。而在灵长类动物中,他首先需要从干细胞中生成这些支持细胞——这在以前从未实现过。

林克彦说,小鼠研究花费了他四年时间,他预计要在人类身上取得同样的结果,至少需要花费两倍的时间。他说,现在尝试在人体上进行这项研究还为时过早。

“目前我必须说,这种系统不应该用于人类,因为存在很大的风险,”他警告说,并补充说,这个过程可能会导致后代异常或患上重病。他说,最终可能通过结合技术改进和胚胎遗传分析的进步来使其更安全。在小鼠身上,从伦理上讲,可以检查大量研究产生的胚胎,并接受幼鼠可能存在遗传缺陷的可能性——尽管尚未出现这种情况。类似的研究在人类研究中是不可能的。

“在小鼠身上,我们也可以直接在生物体本身上进行研究。我们可以观察体内发生的事件,引入突变,看看会发生什么,”苏拉尼说。“在人类身上,我们需要一个培养系统来研究生殖系,因为我们无法进行我们在小鼠身上可以进行的实验。”

苏拉尼承认,要使这种繁殖方式在人体上奏效将面临挑战,并怀疑这个过程可能需要很长时间——可能需要一到二十年。但林克彦迄今为止的成就使他对最终的成功充满信心。“有时,当你意识到某件事是可能的时候,它就会消除你可能存在的心理障碍。你会开始变得更加乐观,”他解释说。“我不会说这是不可能的。我认为这是可能的。”

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