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克服同性哺乳动物繁殖的生物障碍

科学生物学克服同性哺乳动物繁殖的生物障碍

研究首次显示健康的小鼠后代来自同性父母——在这种情况下是母亲。

新的 生物 为什么的方面 哺乳动物 需要两个异性来生育一直吸引着研究人员很长时间。 科学家们正试图了解究竟是什么阻碍了两个母亲或两个父亲生育后代。 哺乳动物以外的生物,如爬行动物、鱼类和两栖动物,在没有伙伴的情况下产生后代。 动物有三种不同的模式 复制 (无性、单性和有性),但包括人类在内的哺乳动物只能在涉及两个异性父母的情况下进行有性繁殖。

即使在近几十年来对受精的深入了解和医疗技术的进步,从两个同性父母中产生哺乳动物后代也是不可想象的。 据了解,遗传物质(的DNA) 需要来自父母双方(男性和女性)的发育,因为母亲的 DNA 和父亲的 DNA 基本上相互竞争以在后代中占有一席之地。 并且有一个基因组印记障碍,即某些 母系 或父本基因被烙印(根据它们来自谁而打上烙印或标记),然后在胚胎发育的不同阶段关闭。 这个障碍需要克服。 不同的基因印在母亲的遗传物质和父亲的遗传物质中,因此哺乳动物的后代需要来自两性的遗传物质才能激活所有必需的基因。 因此,这两种遗传物质都至关重要,因为没有从父亲或母亲那里获得遗传物质的后代会出现发育异常,并且可能无法生育。 这就是为什么不可能有同性父母的原因。

两个雌性的后代

在发表的一项研究 细胞干细胞中科院的科学家们首次从同性父母那里培育出了 29 只活的健康小鼠后代,这里是两个生母。 这些婴儿后来长大成人,也能够拥有自己的正常后代。 科学家们通过使用干细胞和有针对性地操作/编辑基因来实现这一目标,这表明可以成功克服一些障碍。 为了创造双母小鼠(有两个母亲的小鼠),他们使用了称为单倍体胚胎干细胞 (ESC) 的细胞,该细胞仅包含来自一个亲本(这里是雌性小鼠)的一半染色体和 DNA。 这些细胞被描述为类似于卵子和精子的前体细胞,并被指出是这项突破性研究的主要原因。 研究人员从这些包含母亲 DNA 的单倍体 ESC 中删除了三个遗传印记区域,然后将这些细胞注射到从另一只雌性小鼠身上取出的卵中,产生了 210 个胚胎,然后形成了 29 个活的小鼠后代。

科学家们还尝试制造双父系小鼠(有两个父亲的小鼠),但使用雄性 DNA 更具挑战性,因为它涉及修改含有父本 DNA 的单倍体 ESC,并且需要删除七个遗传印记区域。 这些细胞与另一只雄性小鼠的精子一起注射到雌性卵细胞中,其中含有雌性遗传物质的细胞核被去除。 现在创造的胚胎只有来自男性的 DNA,沿着胎盘材料被转移到代孕妈妈身上,代孕妈妈将它们带到足月。 然而,对于由两个父亲出生的 12 只足月小鼠(占总数的 2.5%)效果不佳,因为它们仅存活了 48 小时。

这是一项至关重要的研究,在分析了阻止同性繁殖的遗传因素后,似乎已经克服了同性哺乳动物繁殖的生物学障碍。 揭示的遗传障碍是一些最重要的 DNA 区域,它们阻碍了具有同性父母的小鼠的发育。 当然,这是具有挑战性的,这是第一个产生与普通小鼠相媲美的具有同性父母的健康小鼠后代的研究。

这可以在人类身上完成吗?

专家表示,在大多数哺乳动物,尤其是人类中,可能无法进行如此广泛的基因操作。 首先,识别需要被操纵的基因是很棘手的,因为“印记基因”对于每个物种都是独一无二的。 出现严重异常的风险很高,并且涉及许多安全问题。 这是一条漫长的道路,充满了不可能在人类身上复制这样的东西。 撇开技术障碍不谈,这是关于程序中涉及的道德和实际问题的持续辩论。 尽管如此,这项研究是一个有趣的里程碑,可以用来加强我们对受精和胚胎发育的理解。 它可以帮助更好地了解不孕症和先天性疾病的起源。 该研究还可以在未来广泛用于动物研究示例克隆。

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

志坤 L 等。 2018. 从印迹区域缺失的低甲基化单倍体 ESC 产生双母和双父小鼠。 细胞干细胞https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004

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赛欧团队
赛欧团队https://www.ScientificEuropean.co.uk
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