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在实验室中用人类皮肤DNA制备的卵细胞受精

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人类卵细胞的遗传身份可能在实验室中改变

科学摄影库/阿拉米

从给予成年皮肤细胞DNA的卵子中培育出人类胚胎-这是此前在老鼠中实现的壮举。这一天会为同性恋伴侣或生育问题的女性提供一种方式,让他们的孩子在遗传上与双亲都有关联。

科学家已经知道如何通过克隆来繁殖动物。这涉及将充满遗传物质的卵子细胞核替换为体细胞(如皮肤细胞)的细胞核。但除了有关人类克隆的法律限制外,许多夫妇希望孩子拥有他们两个基因的混合,这需要精子和卵子,奥勒冈州卫生和科学大学的 Shoukhrat Mitalipov说。

这很难实现,因为卵子和精子是单倍体,意味着它们只携带一套染色体,而不是通常的两套。然后,挑选出一种健康的原始基因混合,如自然界通常发生的那样,将肌肤细胞等细胞中的完整染色体组分割成两份,是一个挑战。

女孩在子宫内发育时就会发育出所有卵子,卵细胞的前体最初含有46条染色体,这些细胞经过复杂的过程进行复制、混合和分裂以将染色体数量减半至23条。

Mitalipov想知道自己是否可以在实验室中模仿这一过程,利用自然化学过程的优势,在受精前和受精期间使成熟的人类卵子进行这种分裂。

在老鼠中实现这一目标后,他和他的同事们现在已经在人体早期试验中测试了这种方法。他们首先从健康女性捐赠的数百个卵子中取出细胞核。这些卵子被固定在其发育中的一个与染色体分裂相关的特定阶段。接下来,把健康女性志愿者的皮肤细胞(称为成纤维细胞)的细胞核放入这些卵子中。通过显微镜拍摄的图像显示,染色体排列在细胞内的细胞骨架上,细胞骨架用于分离染色体。

接下来,团队注射了一些来自健康捐赠者的精子,以受精部分卵子。这与用第三人的线粒体DNA制造婴儿的方法类似,有时会以减少某些遗传病风险的方式来进行。

这种注射通常会触发卵子最终选择染色体并准备好接收更多染色体前消除重复DNA的过程。但在来源于皮肤的卵子中,该过程停滞了,尽管染色体排列,但从未完成分离。因此,研究人员再次尝试新一组受精卵,这次使用电脉冲,让钙离子涌入卵子-模拟精子接触卵子外部时触发的自然信号,并通过将受精前卵子通常处于非活动状态的药物培养受精卵。

在一系列测试中,研究人员终于成功了,卵子减半染色体数,消除了额外的染色体。在实验结束时,9%的受精卵变成了囊胚-大约在受精后五到六天形成的一个细胞球,这通常是在试管婴儿技术期间转移到子宫中的内容物。研究人员没有尝试进行这样的移植,也没有在六天后以后继续维持囊胚。

但组成剩余染色体的基因混合似乎特别容易出现缺陷。日本京都大学的Mitinori Saitou表示:“我认为目前这一方法太不成熟,无法用于临床应用。”

日本大阪大学的Katsuhiko Hayashi认同,他认为这种方法“高度复杂且有条理”,但“对于即时临床应用来说效率太低,风险太大。”尽管如此,林希之表示,团队确实在“减半人类基因组”方面取得了“重大突破”。他说:“新技术将从这一成就中产生。”

Mitalipov表示,这些批评是公平的,并补充说他的团队正在努力克服缺陷问题。他说:“归根结底,我们基本上走了一半的路,但仍未完全到达我们需要去的地方。”

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