这些不育小鼠经过改造，可以产生大鼠精子

生物学家已成功改造出能产生不同物种精子的动物，这使实验室距离仅使用动物 DNA 进行动物繁殖又近了一步。虽然有可能重建濒危物种种群，甚至让灭绝物种复活，但别担心——侏罗纪公园可能只会是虚构的。

今天发表在《干细胞报告》上的一项新研究表明，在不育杂交小鼠中产生大鼠精子是可能的。虽然这项技术仍需进一步完善，但研究作者表示，他们将一种物种的人工干细胞添加到另一种物种的胚胎中的方法，即所谓的囊胚互补法，有可能促进濒危物种的繁衍。如果濒危物种无法维持健康的数量，那么在实验室中产生它们的卵子和精子可以作为一种新工具来增加种群数量。

该团队的工艺使用了干细胞，特别是多能干细胞。干细胞是制造各种细胞的原材料，但多能干细胞可以产生最多不同类型的细胞。这些干细胞自然只在胚胎中发育，但其他类型的细胞，如来自常规组织样本的细胞，也可能转化为多能干细胞。因此，这为科学家提供了更容易获得的来源，可以在实验室中培养这些干细胞。将它们添加到不同活体动物的无菌胚胎中，最终会将这些干细胞转化为生殖细胞，如精子或卵子。

瑞士苏黎世联邦理工学院生物学家、研究合著者 Ori Bar-Nur 表示，此前研究已表明利用多能干细胞可在小鼠体内生成大鼠精子。该过程涉及创建嵌合体，即多种动物（在本例中为小鼠和大鼠）的人工基因杂交体。但过去对鼠鼠嵌合体的实验除了产生大鼠精子外，还产生了小鼠精子，因此混合精子难以区分、分离和使用。与过去的这些实验不同，Bar-Nur 和他的团队使用了遗传上不育的小鼠。通过将大鼠多能干细胞添加到处于特定发育阶段（在本例中为囊胚阶段）的不育小鼠胚胎中，在所得的鼠鼠嵌合体中只会形成大鼠精子。

洛克菲勒大学博士后干细胞生物学研究员凯文·冈萨雷斯 (Kevin Gonzales) 表示：“这扫除了一个障碍，特别是如果该过程可以用于其他物种的话”，但他并未参与这项研究。

不过，这个新系统并非完美无缺。嵌合体产生的精子可以使大鼠卵子受精，但受精率相对较低，而且产生的胚胎无法发育成活体后代。Bar-Nur 和他的团队不确定这是为什么，但他们提出，这可能是因为细胞被冷冻和解冻，这会降低细胞活力。“这是我们仍需研究并正在努力的事情，”Bar-Nur 说。

尽管如此，冈萨雷斯表示，该团队能够设计出一种专门产生不同物种精子的嵌合体，这表明干细胞繁殖在保护工作中取得了可喜的进展。继续进行这方面的研究，有可能让数量正在减少的濒危（甚至灭绝）物种重新繁衍。种群数量少会导致遗传多样性的严重缺乏，从而增加灭绝的风险。巴尔-努尔解释说：“如果你考虑极度濒危的物种，你可能无法获得精子。但你可能有组织样本，如果我们能将其转化为多能干细胞并找到进化上接近的物种，我们最终有可能让该物种重新繁衍。”

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这项技术要投入实际应用还需要完成许多步骤。首先，生物学家尚未真正培育出一种生物，其精子是由这种特殊的干细胞繁殖方式（胚泡互补）制成的。此外，还没有人能够用这种方法制造出雌性卵子。然而，巴尔-努尔和冈萨雷斯都表示，有充分的理由相信这是可能的。

冈萨雷斯指出，该应用的未来用途将取决于是否拥有或制造多能干细胞。他说，濒危物种的组织样本正在被收集和保存，因此实​​验室可以获得这些样本。然而，将细胞转化为多能干细胞所需的特定遗传密码因物种而异。例如，实验室小鼠的 DNA 序列相对广为人知，但稀有老虎的 DNA 序列可能并不为人所知。

哺乳动物的生殖系统存在另一个障碍：它们需要宿主来携带任何可存活的胚胎，冈萨雷斯说。即使精子和卵子成功产生并结合，胚胎能否在不同物种的子宫中健康发育仍不得而知，即使是与它们关系密切的物种。

尽管利用细胞样本让灭绝的物种复活，甚至让濒临灭绝的物种起死回生听起来像侏罗纪公园里的场景，但研究人员在将该技术付诸实践之前仍然需要克服一些障碍。