中国科学家近日在生殖科学领域取得突破性成果,成功培育出全球首批由两名雄性亲本所繁殖出的健康、具生育能力的小鼠。这一成就不仅为同性伴侣及生育困难家庭带来潜在希望,也为哺乳动物单亲繁殖的科学研究开辟全新路径。
据外媒报导,此项研究由上海交通大学生命科学技术学院教授魏延昌团队主导,成果已于6月25日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。
实验核心与突破
研究团队的关键技术在于,成功将两只雄鼠的精子DNA注入去核卵子中,并借助表观基因组编辑技术,对精子DNA中七个关键印记位点进行精准重编程,使其能够支持胚胎正常发育。
在实验中,研究人员共将259个处理后的胚胎植入代孕雌鼠体内,最终成功诞生两只健康雄性幼鼠。更重要的是,这两只雄鼠成年后能成功与雌鼠交配并产下正常后代,证实其具备完整的繁殖能力,为“两个父亲共同孕育生命”的概念迈出实质一步。
克服基因组印记障碍
该研究的重大突破在于克服哺乳类单亲繁殖长期面临的“基因组印记”(genomic imprinting)难题。印记指的是在精子与卵子形成过程中所添加的表观遗传标签,这些标签控制基因的开关状态,对胚胎发育至关重要。传统上,哺乳动物的正常胚胎需同时获得来自父系与母系的基因印记,缺一不可。
早在2004年,科学家曾培育出首只“由两名雌性亲本所生”的小鼠“Kaguya”,但“父系双亲”的实现一直被视为更艰难的挑战。
与传统基因改造不同,魏教授团队所使用的技术仅针对表观标记进行修饰,不直接改变DNA序列。这种方法在伦理上较易被接受,同时也降低潜在遗传风险。
成功率与技术限制
尽管突破令人鼓舞,但目前成功率仍极低,仅有2只小鼠成功存活,成功率不到1%。这部分源于两只雄性精子结合有可能导致胚胎带有双Y染色体,从而无法正常发育。此外,当前的表观基因编辑技术仅能作用于少数特定位点,也存在“脱靶效应”等技术隐忧。
未来应用与伦理挑战
虽然该研究为人类单亲繁殖技术提供了理论基础,但多位专家指出,距离应用于人类仍遥不可及。伦敦大学学院遗传学家海伦·欧尼尔认为,这项研究印证了印记确实是单亲哺乳动物繁殖的主要障碍,且有望克服。然而,Sainsbury Wellcome中心研究营运经理Christophe Galichet则提醒,低成功率、大量卵子与代孕需求,使得该技术在人类层面难以实际操作。
此外,即使成功实现,卵子的线粒体DNA仍来自捐赠者,技术上所产生的后代仍属于“第三方婴儿”。
近年来,全球科学界不断挑战单亲哺乳动物繁殖的边界。例如,2023年日本研究团队曾尝试将干细胞转化为卵子以实现“双父繁殖”,但这些幼鼠是否能存活至成年仍未明朗。魏延昌团队早在2022年亦曾成功培育“无父双母”小鼠,再次验证表观基因组编辑在此领域的巨大潜力。
然而,面对复杂的技术瓶颈与伦理问题,科学界普遍认为未来发展应更审慎。如何在确保技术安全、伦理可接受的前提下持续推进,是下一阶段必须深思的关键议题。