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UCLA等科学家培育诱导性多功能干细胞用于同性繁殖
UCLA等科学家培育诱导性多功能干细胞用于同性繁殖
3/23/2018 4:48:52 PM | 浏览:214 | 评论:0
UCLA等科学家培育诱导性多功能干细胞用于同性繁殖
 
图片右侧为一团诱导性多功能干细胞簇。如果条件适宜,其中每个细胞都可以发育成精子或卵子细胞。
 
UCLA等科学家培育诱导性多功能干细胞用于同性繁殖
 
目前,同性情侣只能借助他人的遗传物质繁殖后代。体外配子技术则能让他们/她们拥有自己的宝宝。
 

UCLA等科学家培育诱导性多功能干细胞用于同性繁殖

图为陈迪和阿曼德·克拉克在实验室中。
 
UCLA等科学家培育诱导性多功能干细胞用于同性繁殖
 
一些诱导性多功能干细胞已经被培育成了配子前体细胞。但下一步还要困难得多。

  随着人造精子和卵子成为现实,孩子的“父母”是男是女将不再重要。

  蕾娜塔·莫雷拉(Renata Moreira)一岁大的女儿刚刚开始学说话。她称呼蕾娜塔为“妈咪”,叫她的另一位母亲“妈妈”,即雷内塔的前妻劳丽。她们的精子捐献者是蕾娜塔的弟弟,被她们的女儿称呼为“Duncle”,也就是英文“捐献者叔叔(donor uncle)的缩写。

  “说实话,我之前从来没动过要孩子的念头,因为我不认识这样的先例。”莫雷拉将她女儿的故事娓娓道来。但当她2013年在纽约的一间酒吧里遇见劳丽时,同性婚姻运动正如火如荼。两人决定结婚时,由于新法能够保护LGBTQ家庭的权益,很多朋友都开始组建家庭,莫雷拉和劳丽也有了这样的想法。

  她们花了几个月时间做研究,仔细思考了什么对自己的家庭最为重要。最终两人决定,一定要与孩子有血缘关系。“不是说我们对领养有意见,”莫雷拉表示,她现在是一家致力于提高LGBTQ家庭权益的非营利性组织“我们的家”(Our Family Coalition)的执行总裁,“但我们都希望自己的孩子能够延续家族血统。”

  莫雷拉是祖上有葡萄牙血统的巴西人,劳丽则是意大利人。由于两人都希望孩子能延续自己的血统,她们请莫雷拉的弟弟捐献了精子,劳丽则负责提供卵子。她们的医生通过体外授精技术,将受精卵在培养皿中培育为胚胎,然后植入莫雷拉的子宫中。

  虽然社会对同性父母的偏见已在不断减轻——距加州大学洛杉矶分校威廉姆斯研究所统计,已有600万美国人的父母为女同性恋、男同性恋、双性恋或跨性别者——但如果LGBTQ家庭希望孩子与自己有血缘关系,仍有很多要考虑。这些同性夫妇必须经历重重考验,如个人价值观、技术、医生、捐卵者和捐精者、或代孕母亲等。

  但情况不久就会改变。如今科学家正在研究体外配子技术(简称IVG),将体细胞转化为精子或卵子。这样一来,同性夫妇也许便能只用自身遗传物质繁殖后代,而不再需要别人的卵子或精子。

  体外配子技术的研究已经进行了20年。但一直到诺奖获得者山中伸弥开展了相关研究,这项技术的春天才真正到来。2006年,他找到了一种转化人类体细胞的方法,就连容易采集的上皮细胞和血细胞都能被转化为诱导性多功能干细胞(iPS细胞)。这些干细胞在重新编程后,可转变为人体内的任何细胞。而在这项突破之前,生育医学界的科学家使用的干细胞仅能从冷冻人类胚胎中采集,不仅相对受限,也备受争议。

  2016年,京都大学的研究人员宣布,他们成功将小鼠尾部采集的细胞转化为诱导性多功能干细胞,接着将其转化为卵细胞,最终培育出了幼鼠。不过该技术还需充分完善,才能用于培育人类生殖细胞。

  如果该技术切实可行,可能将首先被用于治疗不孕不育,将患者体细胞转化为卵子或精子。但该技术还可用于更复杂的情境:将男性细胞转化为卵子,女性细胞转化为精子。这对将成为生育医学领域的重大飞跃,将大大转变人们的家庭概念。

  生殖细胞

  目前有一支国际研究团队希望将此前的小鼠实验套用于人类,将人类诱导性多功能干细胞转化为精子和卵子。

  加州大学洛杉矶分校的干细胞生物学家阿曼德·克拉克(Amander Clark)在该研究中发挥了重要作用。她带着笔者参观了实验室的开放区域,并向笔者介绍了专攻人造配子的中国博士后研究员陈迪。笔者被带进一个小小的房间,里面有一台显微镜,一台冷藏孵化器,以及学生们用来研究诱导性多功能干细胞的生物安全柜。在陈的邀请下,笔者在显微镜中看到了一些新培育的诱导性多功能干细胞,看上去就像大个的变形虫。

  克拉克指出,要让这些细胞变成可存活的卵子或精子,主要工作分为六步。这些步骤在小鼠实验中均已实现,但套用到人类身上则困难得多。(2016年,有科学家宣称成功将人类体细胞转化为精子细胞,克拉克称其“有点意思,但目前还没人成功复制这项实验。”)目前为止,还无人能成功培育出人造人类卵细胞。

  克拉克团队和其它实验室目前主要卡在了第三步上。将体细胞转化为诱导性多功能干细胞之后,第三步便是将其转化为精子细胞的早期前体。在小鼠实验中,日本研究人员林克彦(Katsuhiko Hayashi)将前体细胞与从受孕12天的胚胎小鼠卵巢中采集的细胞相结合,最终培育出了一个人造卵巢。该卵巢产生的细胞随后经历了性别分化(即第四步)和减数分裂(第五步),最终成为真正的配子(第六步)。

  其他研究人员,如剑桥大学的阿奇姆·苏拉尼(Azim Surani)和以色列魏茨曼科学研究院的雅各布·汉纳(Jacob Hanna)等,已经用人类胚胎干细胞和诱导性多功能干细胞实现了第三步,成功将这些细胞转化为能够形成精子或卵子的前体细胞。苏拉尼此前的学生、如今就职于京都大学的斋藤通纪(Mitinori Saitou)也取得了这一成就。

  这是一项了不起的成就。他们的研究产物相当于人类胚胎发育17天时所处的状态。但下一步,即将这些前体细胞培育为成熟的精子与卵子,则是一项“极为重大的挑战”,苏拉尼指出。这需要科学家重演人类天然发育中历时近一年的过程。并且在人类身上,我们不能像小鼠实验一样走捷径,从其它小鼠体内采集胚胎卵巢细胞。

  克拉克将培育人造人类配子的后三步称为“成熟瓶颈”。

  笔者在显微镜下看到的类似变形虫的诱导性多功能干细胞被盛在培养皿中。随后陈将培养皿拿走、放进生物安全柜中。接着,他将这些细胞分离出来,放入另一个培养皿,并向其中注入含有蛋白质和其它营养物质的液体。他让这些细胞在孵化器中放置一天时间,然后再将它们放入新的培养皿,并加入更多营养液。约四天之后,这些细胞逐渐发育为一团沙粒大小的球体,已经到了肉眼可见的程度。这个球体中便含有配子前体。克拉克的实验室和其它国际团队正在对其展开研究,分析它的性质,并希望它能提供有用线索,帮助科学家走到第六步,最终培育出人造人类配子。

  “我认为接下来10年之内,我们便能培育出研究级的配子了。”克拉克表示。将这项技术商业化则要到更久之后,并且目前还无法预测它的成本有多高。

  即便到那时,同性生育仍将面临一项重大生物学障碍:女性体细胞中只有两条X染色体,科学家要设法将其转化为X和Y染色体各一条的精子细胞,或者反过来,将拥有X和Y染色体的精子细胞转化为有两条X染色体的卵细胞。这两种想法是否可行,在过去十年中一直备受争议。十年前,一家关于干细胞、伦理和法律的国际协会“辛克斯顿小组”(Hinxton Group)预言,用女性细胞培育精子将“极其困难,甚至无法实现”。但诸多基因编辑和细胞工程技术也许能增加成功的可能性。2015年,两名英国研究人员报告称,女性“在理论上可以共同培育后代”,只需将一名女性的遗传物质注入其同性伴侣的卵细胞即可。这样一来,两人的后代只可能是女孩,“因为细胞中没有Y染色体”。

  还有另一种可能:女性可以借助该技术实现单性生殖,即“童女生子”。

  问题是,我们的社会是否希望这种技术成为现实?又有多少LGBTQ家庭会选择采用这一技术?现有的先进生殖技术已经大大丰富了我们的选择,并使之前无法生育子女的群体也得以生儿育女。我们的家庭概念已不再仅限于传统的“核心家庭”。很多单身父母也将卵子或精子捐献者视为家庭成员。许多LGBTQ家庭都是朋友或亲属相互合作的结果,他们捐出自己的精子或卵子,然后共同抚育子女。

  因此,社会和法律观察员已经在思考人造配子对家庭形态的潜在影响。如果这项技术意味着女同伴侣不再需要精子捐献者、或者男同伴侣不再需要卵子捐献者,“准父母们就更容易保留家庭的完整和隐私。”乔治·华盛顿大学的法律教授索尼娅·苏特尔(Sonia Suter)指出。

  讽刺的是,这一技术也能帮助人们组建传统的生物学核心家庭。“合作生育显著改变了人们对家庭的定义,并为婚姻平等运动奠定了基础。”加州大学哈斯廷法学院的法律教授拉迪卡·拉奥(Radhika Rao)表示,“体外配子技术不仅没有挑战异性恋维护者的价值观,还可能将其延续下去。”

  这也是蕾娜塔·莫雷拉不确定自己是否会选择该技术的原因。“这也许会使我们错过挑战和扩展家庭概念的绝佳机会。”

  但科学家研发新的生殖技术,不是为了限制、而是为了丰富人们的选择。例如,卵子冷冻技术和体外授精技术让女性得以暂停、甚至延长生物钟。在今后几十年中,体外配子技术可以让原本无法拥有亲生子女的人延续自己的血统。这将使人们能够更加自由地构建家庭,满足自己的价值观和心愿,并推动人类进化向全新的方向发展。(叶子)
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