卵子看起来正常。它已经形成、成熟,当精子到达时,它顺利受精,没有任何明显问题。只是它内部的染色体有点乱:23、22 或 24 号染色体,这些染色体排列组合不符合自然规律。这是四年来试图利用皮肤细胞培育功能性卵子的成果。
该技术被称为 有丝分裂 而且它确实有效。就像。它产生的细胞看起来和卵母细胞一样,行为也像卵母细胞,但有一个结构问题:染色体分布随机。 舒克拉特·米塔利波夫,从而导致研究俄勒冈健康与科学大学, 他坦率地说:“它部分有效,部分无效。”“部分”是不够的,我们也要看到事情的积极面。
人工卵母细胞的前景
众所周知,不孕不育影响着全世界数百万人。 主要原因之一是卵母细胞缺失或功能障碍,即发育成成熟卵子的细胞。高龄、疾病、癌症治疗:当卵子缺失或失败时,选择就会变得有限。如果没有可用的生物材料,体外受精是不够的。这就是 体外配子发生,利用患者自身的DNA在实验室中生产性细胞的想法。
Mitalipov 的团队研究了这种技术的一种变体,称为 体细胞核移植 (SCNT)。其原理很简单:取一个皮肤细胞,提取含有DNA的细胞核,然后将其植入一个(捐赠的)缺乏原始遗传物质的卵子中。问题是什么?用这种方法培育的卵子有46条染色体,而不是23条。如果用精子(精子携带23条染色体)使其受精,就能得到胚胎。 三倍体,有一组额外的染色体。它们不起作用。
有丝减数分裂:将染色体减半的诀窍
米塔利波夫和他的团队开发的解决方案被称为线粒体减数分裂。它就像一个 模拟自然细胞分裂过程的人工细胞分裂过程在正常的卵母细胞中,成熟过程中,一半的染色体以有序的方式排出:每对染色体配对(一个来自母亲,一个来自父亲),然后分离,剩下 23 个。有丝分裂试图复制这种机制。
在2022 该研究小组证明该技术在小鼠身上有效。 三只小老鼠健康出生 从皮肤细胞生成的卵母细胞开始。向人类过渡似乎是理所当然的下一步。但人类生物学,正如有时发生的那样,目前另有打算。
在人体实验中,在小鼠身上起作用的化学混合物并不奏效。重建的卵母细胞“感觉到”出了问题, 它们阻断了染色体分离机制。米塔利波夫找到了一种方法来重启它,利用电刺激和一种叫做 罗斯科维汀它确实有效,但不如预期。
当染色体做自己的事情时
研究团队培育出了82颗功能正常的卵子,并用捐赠的精子进行受精。其中约9%进入了胚胎阶段。 囊胚即体外受精过程中胚胎正常移植到子宫的那一刻。目前为止,从技术上讲,这是成功的。
问题 这些胚胎都没有正确数量的染色体在自然界中,减数分裂过程中,染色体配对,交换DNA片段(重组),然后有序地分离。在米塔利波夫线粒体减数分裂中, 驱逐是随机发生的卵子最终平均拥有 23 条染色体,没错,但不是正确的染色体组:可能有两份 7 号染色体,但没有 14 号染色体。而且没有重组,这意味着每个染色体仅来自皮肤捐赠者的亲生父母之一,而不是两者。
米塔利波夫在一次采访中表示:“为了一切顺利,有两件重要的事情必须发生。这是无法回避的。”这项研究 发表于《自然通讯》 我非常欣赏他们的透明度,希望你们也一样:他们没有隐藏局限性,而是把它们放在了头版。
还需要什么
该团队正在研究这两个问题。他们正在使用基因编辑工具,例如 CRISPR 在染色体正常交换物质的位点诱导DNA断裂。他们尚未发表研究结果,但米塔利波夫表示他对此持乐观态度:“我们知道这可以做到。我们一定会解决这个问题。”
距离临床应用还有很长的路要走。 十年,也许十五年根据该团队的估计。但其原理已被证实:普通细胞可以创造出类似卵子的结构,并且这些结构可以受精。与其他方法相比,这是一种快速的方法。 例如将细胞完全重编程为多能干细胞 然后进入配子。这样可以省去一些步骤,节省时间,还能避免长期培养过程中积累的一些遗传畸变。
阿曼德·克拉克,发育生物学家加州大学 洛杉矶的一位研究人员称这项研究是科学透明度的重要典范。“研究结果无可争议: 技术不应该进入临床实践 “出于生殖目的,”他说。至少现在还不行。因为胚胎的染色体结构都是错误的。
皮肤来源的卵母细胞:伦理和法律问题
这项技术引发了一些问题。 汉克·格里利,主任 斯坦福法律与生物科学中心九年前,他曾预测,十年内将有人证明从皮肤细胞中生产人类配子的可能性。当他看到 自然 在这项研究中,他以为自己预测成真了。然后他读到了以下细节:
“他们制造了一些看起来像鸡蛋的东西,但它们都无法存活。”
然后是法律问题。在美国的一些州,例如阿肯色州和印第安纳州,禁止为研究目的制造或销毁人类胚胎。在其他一些州,例如加利福尼亚州和爱荷华州,允许将其用于研究,但不允许用于生殖。在联邦层面,任何制造、销毁或损害人类胚胎的研究都不能获得公共资金。米塔利波夫的研究得到了来自……的4万美元资助。 开放慈善,由 Facebook 联合创始人达斯汀·莫斯科维茨创立的慈善组织。
在美国,这需要获得FDA的批准。但有一个问题: 联邦预算中的一项规定禁止 FDA 接受涉及基因工程胚胎妊娠的临床试验请求。然而,其他地方的情况正在发生变化。今年7月,日本监管机构明确授权利用干细胞衍生的精子或卵子培育人类胚胎。目前,这些胚胎仅用于研究。
路漫漫其修远兮,但第一步已经迈出。人工卵母细胞目前还无法发挥作用,但这已不再仅仅是理论。它已成为一个亟待解决的技术难题。而这些技术难题迟早都会得到解决。
