对于一些夫妇而言,即便是体外受精(IVF)也无法实现拥有生物学子女的愿望。接受过癌症治疗的女性、随着年龄增长卵子储备下降的女性以及同性伴侣,常常面临当前生育治疗无法克服的独特挑战。
如今,俄勒冈健康与科学大学(OHSU)的研究人员转向人类皮肤细胞,成功将其转化为可受精的可行卵子。
"我们实现了被认为不可能的事情,"高级作者、OHSU胚胎细胞和基因治疗中心主任Shoukhrat Mitalipov博士在新闻声明中表示。他们发表在《自然通讯》上的研究有潜力变革生育治疗领域,但研究人员估计至少还需十年时间来完善这项技术。
从皮肤细胞到人类卵子
体外配子发生这一新兴领域长期专注于将普通体细胞重编程为功能性精子和卵子。然而,该过程高度复杂且可能耗时数月。
相反,OHSU团队采用体细胞核移植(SCNT)技术,将皮肤细胞核置入捐赠卵子中。原理十分简单:将遗传物质转运至可受精的卵子。这一原理也曾应用于2024年出生的著名"类似恐狼"的Colossal狼的培育。
但存在一个关键问题。由于皮肤细胞携带完整的46条染色体,所产生的卵子细胞核也将携带完整基因组。这意味着在受精过程中无法与另一基因组合并,从而无法产生具有双亲遗传贡献的胚胎。
理解解决方案需要回顾细胞生物学基础知识。
大多数体细胞通过有丝分裂进行复制,产生具有46条染色体的基因相同副本。而配子(精子和卵细胞)运作方式不同:通过减数分裂将染色体数量减至23条,使精子与卵子结合后形成完整的46条染色体组合。这正是我们从父母双方各继承一半DNA而非成为克隆体的原因。关键在于,减数分裂一直被视为生殖细胞特有过程,皮肤细胞原本无法实现。
创造可行的卵细胞
为解决此问题,研究团队开发出名为"mitomeiosis"的混合过程,融合了有丝分裂与减数分裂的特点。
OHSU研究人员已证实这种将皮肤细胞转化为卵母细胞(即卵子)的新型不孕不育治疗方法。图中显示受精前的卵母细胞图像,其中可见明亮的皮肤细胞核。
(图片由俄勒冈健康与科学大学提供)
关键在于时机把控。研究人员在中期(减数分裂关键阶段,染色体排列于细胞中心时)将皮肤细胞核注入捐赠卵子,随后施用药物推动细胞完成后续分裂过程。
结果:成功获得携带正常23条染色体半套的卵子。经标准体外受精后,该卵子产生具有完整基因组(总计46条染色体)的胚胎,包含双亲遗传物质。
希望与局限
尽管具有突破性,该方法距离临床应用仍有很长路要走。研究人员共培育82个功能性卵母细胞(受精前卵子),但受精后多数胚胎无法通过早期发育阶段。许多胚胎出现染色体异常(称为非整倍体),这在人类卵子中十分常见,通常会终止胚胎发育。
"Mitalipov在声明中指出:"非整倍体在人类卵子中相当普遍,尤其随年龄增长更为显著。"
研究团队强调当前工作仍属概念验证。
"虽然本研究展示了mitomeiosis在体外配子发生领域的潜力,但现阶段仅是概念验证,未来临床应用前需进一步研究确保有效性和安全性,"作者表示。
伦理争议必将随之而来,长期研究资金也无保障。然而,这项突破可能标志着医学史上的重要里程碑,为目前无法拥有生物学子女的人群带来全新希望。
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