新技术可将女性皮肤细胞转化为卵子
科学家首次用皮肤细胞培育出可受精的人类卵子,但成功率极低,仍远未能应用于不孕症治疗。
对许多夫妻来说,怀孕是一条艰难的路。试管婴儿能帮助一部分人,但如果女性完全没有可用的卵子,唯一的选择就是放弃,或者依赖卵子捐赠者。科学家因此不断尝试为这些女性“制造”卵子。此前,这一努力只在小鼠身上取得过突破,但情况正在发生变化。最近发表在《Nature Communications》上的一项研究显示,研究人员首次用女性的皮肤细胞造出了能够受精的人类卵子,虽然远不完美。
过去的探索主要依赖体外配子发生(IVG)。它的思路是先把皮肤细胞变成干细胞,再诱导其转化为卵子。然而,干细胞变卵子的过程极其复杂。于是,美国俄勒冈健康与科学大学的Shoukhrat Mitalipov团队,重新拾起另一种方法:体细胞核移植(SCNT)。这正是当年克隆羊“多莉”的技术,不过他们加上了新的变化。
研究人员先从志愿者那里取来卵子,去掉其中的细胞核。然后,他们培养来自另一批志愿者的皮肤细胞,让这些细胞与去核卵子融合。如果他们的目标是克隆供体个体,那么这一步已经足够——只要刺激这些卵子分裂,就能形成胚胎。但不孕不育的夫妻并不是想复制一个自己,而是希望孕育属于两个人的孩子。这就遇到了麻烦:正常卵子和精子各自只带23条染色体,结合后才组成完整的46条;而皮肤细胞带来的核却是满满46条,根本留不出空间给精子。
Mitalipov团队必须想办法“砍掉一半”。他们的灵感来自细胞分裂的两种方式:有丝分裂和减数分裂。减数分裂发生在生殖细胞中,结果是23条染色体;而有丝分裂发生在普通细胞里,过程是先把染色体加倍,再均分成两个“复制品”,最后每个细胞仍然有46条。
团队巧妙地“劫持”了这一过程。他们在皮肤细胞核染色体刚准备复制前,把它们送进卵子里,然后强行让它们提前分裂。这样,就在有丝分裂的框架里模拟出一种类似减数分裂的过程,他们称之为“有丝减数分裂”(mitomeiosis)。最终,这些本该产生46条染色体的细胞,被迫留下23条,从而具备成为卵子的可能性。
通过这种方法,他们制造了82个SCNT卵子,并用精子进行了受精实验。其中有5个发育到了囊胚阶段,才被终止。
“这是一个了不起的成就。”爱丁堡大学的生殖学家Evelyn Telfer这样评价。但她也提醒,距离真正用于人类生殖仍然遥远。大多数卵子并未成功发育,而实验还需要依赖捐献卵子——这是一个复杂又痛苦的过程。
更棘手的问题在于染色体的配对。英国巴斯大学的Tony Perry指出,团队无法精确控制染色体如何减半。胚胎不仅要有正确的数量,还必须保证每对染色体都是成双成对的:一对1号、一对2号……但Mitalipov承认,“我们的系统确实会出错”,配对成功率大约只有一半。
修复这一问题,正是他团队的首要任务。他们正在研究自然减数分裂的全过程,试图在“有丝减数分裂”中复制它。也正因如此,他强调,这项技术距离真正应用在不孕症治疗上,依旧是遥远的梦想。而且,像所有生殖医学一样,它必须经历多年社会讨论,去厘清伦理问题:谁能使用?多余的胚胎如何处理?
未来究竟是IVG胜出,还是SCNT更有前景,目前谁也无法断言。关于人类生殖的科学仍有巨大的空白。但竞争的氛围已经出现。至少有一家名为Conception Bio的神秘初创公司,正在秘密推进IVG。日本大阪大学的基因学家、干细胞方法的先驱Hayashi Katsuhiko也曾说,如今研究IVG感觉就像一场竞赛。
比赛的终点还遥不可及,但冲刺的号角已经吹响。