至少在齧齒動物中，造娃科學已經跨越了一個新的門檻。中國的一個科學家團隊成功地從同性雌性小鼠父母那裡培育出少量看似健康的小鼠幼崽。研究人員還從兩隻雄性小鼠父親那裡培育出後代，但這些幼崽都在出生後不久死亡，這突顯了這項新技術仍然面臨嚴峻的障礙。
該團隊的方法依賴於幹細胞科學和CRISPR–Cas9基因編輯。“這是一種產生同性哺乳動物後代的新方法，”資深作者周琪說，他在中國科學院從事幹細胞和生殖生物學研究。
如果這個過程能夠得到極大的改進，並且如果它在更大的哺乳動物身上也能很好地發揮作用，那麼它最終可能會為想要擁有與雙親都有生物學關聯的孩子的同性人類伴侶帶來希望。然而，這種情況仍然遙遠，並且可能永遠不會在科學上可行。“要讓我們相信在人類身上做這件事不會造成傷害，需要做大量的工作，而且還有很長的路要走，”西雅圖Altius生物醫學科學研究所副所長Fyodor Urnov說，他沒有參與這項研究。此外，這將仍然極具爭議性——部分原因是來自兩隻雌性的後代將沒有Y染色體，因此只能是雌性。
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周琪說，其他研究人員之前也曾從兩隻雌性小鼠那裡獲得後代，但這些齧齒動物出現了各種健康問題，而且這個過程更加繁瑣。美國科學家早些時候也曾從兩隻雄性小鼠那裡培育出後代，但那項工作採用了一種完全不同的技術，即創造一箇中間“母親”——這意味著其中一位父親被賦予了形成卵子的能力。德克薩斯大學M.D.安德森癌症中心遺傳學教授Richard Behringer說，這種雙父過程不適用於人類（至少以目前的技術而言），因為它建立在一種會使人類不育的基因異常之上，他領導了早期的雙父研究工作。他說，周琪及其同事進行的研究是“一項技術上的傑作”。該團隊的研究結果於週四發表在《細胞幹細胞》雜誌上的一項研究中。
為了獲得與兩位母親有生物學關係的小鼠，周琪和他的同事將未成熟的卵子暴露於化學物質中，使卵子表現得像受精卵一樣，並開始分裂。從這些卵子中，科學家們隨後能夠收穫單倍體幹細胞——這意味著每個幹細胞只包含典型染色體數量的一半，而不是來自雙親的完整集合。
然後，研究人員“洗掉”單倍體幹細胞中剩餘的像卵子一樣行動的指令。他們透過使用CRISPR刪除DNA的三個關鍵區域來實現這一點，這些區域控制著沿著基因組開啟和關閉哪些開關，以表達特定親本的基因（這種現象稱為印記）。之後，他們需要誘導這些相同的細胞更像精子一樣行動，因此他們刪除了仍然控制哪些基因被開啟或關閉的其他關鍵DNA序列。接下來，研究人員將每個人工精子細胞注射到另一個卵子中，創造出一個雙母胚胎。最後，將胚胎植入到第三隻充當代孕母親的小鼠的子宮中。透過這種方式，該團隊最終從210個胚胎中獲得了29只活小鼠——成功率約為14%。這些幼崽長大後繼續擁有自己的後代，由雄性小鼠生育。
嘗試培育兩隻雄性父親的小鼠更加複雜，而且遠沒有那麼成功。早期步驟類似：從性細胞（這次是精子）開始，並利用實驗室技術誘導單倍體幹細胞。然後，研究人員從每個細胞中刪除了七個DNA區域，這些區域控制著印記。接下來，他們將每個經過修飾的精子幹細胞——以及第二位父親的精子——注射到一個去核卵子（一個已去除細胞核，因此沒有自身生物學指令的卵子）中。為了使這個雙父系統發揮作用，他們仍然需要胎盤，胎盤在懷孕期間滋養胎兒。因此，他們接下來必須進行一個艱苦的過程，從一個完全獨立的、不可存活的胚胎中獲得形成胎盤的物質，然後將這種外部貢獻物納入到雙父胚胎中。最終，這個拼湊而成的胚胎被植入到一隻代孕母親體內。以這種方式創造的小鼠中，只有不到2%是活產的，而且任何活產的小鼠都在出生後不久死亡。
“後代的快速死亡表明，在培育雙父小鼠的過程中，仍然存在一些未知的生殖/發育障礙需要跨越，”該學院的新研究資深作者胡寶洋指出。“在自然界中，雙母生殖——或孤雌生殖——在脊椎動物中非常常見，例如兩棲動物、爬行動物和魚類。然而，兩隻雄性成功繁殖的情況非常罕見，只能在實驗條件下在特定魚類中發現。” 這意味著雙父小鼠的生產“可能需要比雙母小鼠跨越更多的障礙”。
哈佛醫學院遺傳學教授張毅沒有參與這項工作，他說這些新發現的主要好處在於解決了基本科學問題，以及它正在測試生殖和表觀遺傳學的科學界限。“從科學的角度來看，即使對於小鼠來說，這也很困難，”他說。“對於靈長類動物和人類來說，這將更加困難十倍。”