科学家们首次创造出两种人类细胞系，除了性染色体外，它们是完全相同的：一种具有 XX 染色体，另一种具有 XY 染色体。这组独特的细胞可能有助于研究人员解答长期以来关于性染色体如何影响疾病以及它们在早期发育中所起作用的问题。
大多数人有两个性染色体，要么是两个 X 染色体，要么是一个 X 染色体和一个 Y 染色体，这产生了女性或男性生物学特征的谱系。研究表明，这些染色体有助于包括免疫系统功能、大脑发育、疾病易感性和药物反应在内的过程。但是，仔细研究 X 和 Y 染色体的具体作用具有挑战性。使用目前的工具，很难区分染色体与激素的影响，例如。这些细胞可能提供一种新的方法来实现这一目标。
“这是一组非常酷的细胞系，”西北大学药理学家芭芭拉·斯特兰奇说，她没有参与这个新项目。“我们以前有过来自男性和女性的细胞系，但它们来自同一个人，只有性染色体差异——这是一个很大的进步。”
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以色列哈达萨医疗中心的发育生物学家本杰明·鲁比诺夫和他的团队希望他们的项目将有助于更好地研究人类的性别差异。鲁比诺夫认为，目前存在两个主要障碍：难以区分染色体和激素的影响，以及无法在排除一个人其余基因构成的影响的同时，确定 X 和 Y 染色体的作用。“已经有动物模型，但人类模型尚不可用，”鲁比诺夫说。
为了创建这样一个模型，鲁比诺夫、他以前的医学博士和博士生伊泰·瓦尔德霍恩以及他们的同事首先获得了先前从一名克莱恩费尔特综合征患者身上采集的白细胞。这种情况描述的是出生时带有额外 X 染色体的男性个体，这意味着他们的细胞包含两个 X 染色体和一个 Y 染色体。这些白细胞来自科里尔医学研究所的储存库，人们在那里捐赠样本用于生物医学研究项目。捐赠者患有一种罕见的“嵌合体”病症，其中他们的一些细胞有三个性染色体 (XXY)，一些细胞有两个 X 染色体，还有一些细胞有一个 X 染色体和一个 Y 染色体。研究人员将所有三种细胞类型重新编程为诱导多能干细胞，这些细胞处于胚胎状态，可以发育成神经元、肌肉或其他细胞类型。
最终，该团队生成了 XX 和 XY 细胞，除了性染色体外，它们在基因上是相同的。然后，研究人员进行了一系列实验，复制了先前研究的发现。例如，他们证实了先前报道的在 XX 或 XY 细胞中开启的基因的差异。当他们诱导诱导多能干细胞发育成不成熟的神经元版本时，他们发现了先前记录的早期神经发育中性别差异的证据。“令人欣慰的是，该模型确实显示了其他系统报告的性别之间的差异，”鲁比诺夫说。这些发现发表在Stem Cell Reports杂志上。
“这是一项设计非常完善的研究，它验证了性别差异在发育早期就开始的观点——并且它们依赖于性染色体，因为这是唯一可以解释这些差异的因素，”天普大学细胞生物学家和癌症研究员诺拉·恩格尔说，她没有参与这项新研究。
过去，研究人员使用“四核基因型”小鼠模型在动物身上探究了性染色体的影响，该模型包括操纵通常在 Y 染色体中发现的名为Sry的基因。该基因包含发育睾丸的指令，并且该过程创造了具有 XX 染色体和睾丸或 XY 染色体和卵巢的动物。具有相同性器官但染色体不同的动物可以让科学家区分染色体的作用与性激素的作用，性激素是由生殖器官分泌的。斯特兰奇说，小鼠模型对性别差异研究领域具有变革性，并且能够将这项研究转移到人类身上“真是太棒了”。
瑞典隆德大学的进化遗传学家杰西卡·阿博特说：“我认为这将为新的研究开辟道路”，她没有参与这项研究。阿博特指出，从另一个人身上获取 XX 和 XY 干细胞以了解个体之间存在多大差异非常重要——这将有助于确定这些细胞的发现是否可以推广到更广泛的人群。
当然，细胞不能模拟整个人体或器官之间的相互作用——至少目前还不能。但鲁比诺夫指出，随着微流体“芯片上的身体”系统等新技术的开发，这些系统可以复制来自不同器官的细胞之间的连接，科学家们可能很快就能够解决更广泛的研究问题。目前，鲁比诺夫对仅使用干细胞就可能进行的实验感到兴奋。“你拥有一个工具，至少在理论上，你可以[无限期地]使用它来生成任何细胞类型并开发各种类型疾病的模型，”他说。“我们开发的模型开辟了广阔的前景。”