日本研究人員表示,他們從皮膚細胞而非卵細胞開始,培育出了卵子,這些卵子最終發育成了健康的幼鼠,這些幼鼠能夠正常生活和繁殖。
當然,哺乳動物一直以來都是透過一個動物的精子與另一個動物的卵細胞結合進行繁殖。但這項新研究卻從一隻小鼠尾巴上的皮膚細胞開始,將其轉化為卵細胞,然後在實驗室培養皿中使這些卵細胞成熟,最後對其進行受精,並將受精卵植入雌鼠體內。
九州大學(位於日本福岡)的幹細胞生物學家、該研究論文的主要作者林克彥表示,儘管只有1%的細胞最終產生了活產,但出生後存活下來的動物都很健康、有生育能力,並且壽命正常。該研究論文於週一發表在自然雜誌上。
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儘管這個過程可能還需要幾十年才能達到可以應用於人體的階段,但這項研究表明,未來有一天,對於缺乏卵子的女性或沒有精子的男性來說,或許有可能獲得用他們自身皮膚製成的替代細胞。如果這成為可能,它可能會將人類的生育年齡延長几十年,幫助保護瀕危動物物種,甚至在未來讓同性伴侶擁有自己的基因後代。
與此同時,多位專家表示,他們對這項新研究印象深刻。“這是一項非常了不起的研究,”英國劍橋古登研究所的阿齊姆·蘇拉尼說。他沒有參與這項最新的工作,但他曾在那裡指導過林克彥的博士後研究。“人們可能認為這是科幻小說,但它確實奏效了,”蘇拉尼補充道。
在早先發表於細胞雜誌的一項研究中,林克彥和他的同事們已經證明,他們可以透過在雌鼠體內使皮膚細胞衍生的卵子成熟來培育出健康的幼鼠。而在新的研究中,成熟過程完全在實驗室培養皿中進行,這使其更接近於未來某一天可能在人體上使用的過程。“這實際上是一項非常了不起的壯舉,”蘇拉尼說。
山中伸彌因其2006年將皮膚細胞轉化為理論上能夠發育成體內任何細胞的幹細胞的研究成果而榮獲2012年諾貝爾獎。但林克彥是全球為數不多的嘗試從這些所謂的誘導多能幹細胞(或iPS細胞)製造生殖細胞的科學家之一。
俄勒岡健康與科學大學的生殖和發育生物學家肖克拉特·米塔利波夫(未參與這項研究)表示,為了將幹細胞轉化為原始卵細胞,研究人員必須設計一個能夠重現細胞訊號傳導並促進細胞經歷多個發育階段的環境。“這是一項巨大的工作量。我必須祝賀這個團隊。這是一項巨大的成就,”米塔利波夫說。
林克彥說,他的下一步將是嘗試在非人類靈長類動物身上重複這一過程,這將更加複雜。為了幫助小鼠卵細胞成熟,他只是從雌鼠的卵巢中提取了支援細胞。而在靈長類動物中,他首先需要從幹細胞中生成這些支援細胞——這在以前從未實現過。
林克彥說,小鼠研究花費了他四年時間,他預計要在人類身上取得同樣的結果,至少需要花費兩倍的時間。他說,現在嘗試在人體上進行這項研究還為時過早。
“目前我必須說,這種系統不應該用於人類,因為存在很大的風險,”他警告說,並補充說,這個過程可能會導致後代異常或患上重病。他說,最終可能透過結合技術改進和胚胎遺傳分析的進步來使其更安全。在小鼠身上,從倫理上講,可以檢查大量研究產生的胚胎,並接受幼鼠可能存在遺傳缺陷的可能性——儘管尚未出現這種情況。類似的研究在人類研究中是不可能的。
“在小鼠身上,我們也可以直接在生物體本身上進行研究。我們可以觀察體內發生的事件,引入突變,看看會發生什麼,”蘇拉尼說。“在人類身上,我們需要一個培養系統來研究生殖系,因為我們無法進行我們在小鼠身上可以進行的實驗。”
蘇拉尼承認,要使這種繁殖方式在人體上奏效將面臨挑戰,並懷疑這個過程可能需要很長時間——可能需要一到二十年。但林克彥迄今為止的成就使他對最終的成功充滿信心。“有時,當你意識到某件事是可能的時候,它就會消除你可能存在的心理障礙。你會開始變得更加樂觀,”他解釋說。“我不會說這是不可能的。我認為這是可能的。”
