2016 年1 月28 日，发表于《Science》上的研究表明了通过转基因技术，可使无Y 染色体 的小鼠重拾生育能力。研究人员发现利用其它染色体中的两个基因足以恢复无Y 染色体的雄 性小鼠精子的形成过程，通过辅助生殖技术可与卵子受精并形成胚胎，研究人员表示这两个 基因可能与Y 染色体功能冗余。

 

该研究由夏威夷大学的Monika Ward 及其同事引领，该结果建立在2014 年的研究基础上， 当时他们曾揭示了限制Y 染色体功能的只有两个功能基因——Sry 和Eif2s3y，拥有这两个 基因就足以形成精子。这两个基因是小鼠的雄性决定因子，Sry 基因在生命早期引发睾丸的 形成，Eif2s3y 启动精子的形成，使配子成熟。

 

而在本次研究中，研究人员首次把目标转向编码在11 号染色体上的直接靶基因Sox9，将之 与Y 染色体上的Sry 基因替换。正常状态下，Sox9 在Sry 的激活下启动一些列的分子事件， 从而使胚胎发育成为雄性。研究人员利用转基因技术将Sox9 基因在缺乏Sry 基因但携带Eif 功能的XY 染色体小鼠内表达，结果发现这些小鼠最终发展为具有生育能力的雄性小鼠。随 后研究人员再将该小鼠的Eif2s3y 基因替换成Eif2s3x（Eif2s3x 为X 染色体上的同源物， 与Eif2s3y 为同个基因家族）。最后研究人员成功地将Sry 和Eif2s3x 在XO 小鼠体内表达， 并对转基因小鼠与正常XY 小鼠的基因表达、睾丸发育和精子的形成于发展进行比较。

 

研究人员发现，尽管多数的Sox9 及Eif2s3x 转基因XO 小鼠存在睾丸缺陷和缺乏生殖细胞， 但在27%的小鼠体内可形成圆形精子。虽然这些细胞不能成熟发展成为带有尾巴的精子，但 当注入到卵子中，却能成功进行受精并形成胚胎。同时研究人员发现形成精子细胞的能力与 Eif2s3y 或转基因Eif2s3x 有关：单剂量的X 染色体同源基因不足以弥补Y 染色体基因的功 能，但将转基因Eif2s3x 的量增加5-7 成能更加紧密地模仿Y 染色体基因的功能。

 

X-Y 基因同源体的研究仍需继续

 

总体而言，这项研究与他们之前的研究相呼应，美国国家环境健康科学研究所的Humphrey Hung-Chang Yao 说，例外的是，X 连锁基因—— Eif2s3x 并不像Y 染色体连锁基因那样能 强大地诱导精子的形成，这就是两项研究的主要区别。在Yao 看来，转基因的剂量如何影响 精子的形成尚未清楚。由于Eif2s3y 和Eif2s3x 两个基因在序列上高度相似，因此进一步研 究探讨转基因的表达如何影响RNA 及蛋白质的水平十分重要。

 

MD 癌症研究中心的Richard Behringer 的说，“该研究有助于人类更好地了解生育机制， 在研究人员的第一篇文章中，他们揭示了男性所需的最小的Y 染色体基因，在这篇论文中， 如果我们绕过这些基因往前走，那么男性还是男性吗？”

 

Ward 说，“我们知道操纵Sox9 基因可使XX 雌性小鼠发展成为雄性小鼠，但在之前的大多 数研究中，人们基本上都是研究睾丸的早期发育，并没有进一步研究成熟男性在生育时睾丸 的变化。其他X-Y 基因同源体的额外研究可以帮助科学家确定这种基因能否执行类似功能或 相互替换。从进化的角度来看，这非常有意思，因为目前理论上认为Y 染色体基因在逐步退 化以及X 染色体来补偿，但对于这对特定的基因，Y 同源体仍属于强者。”

 

【Cell 共同发力】两颗卵子产健康幼鼠

 

《Science》的此项研究，不免让人回想起去年中国科学家两度发表于《Cell 》子刊的研究， 在整个过程中都无须雄性参与，研究人员只需一对卵子便可生育健康的幼崽，这两项研究来 自同一个研究团队的结果，研究核心是类精子细胞”单倍体细胞系。

 

2015 年7 月10 日研究人员在《Cell Stem Cell》上发文表明建立了能稳定支持半克隆小鼠 出生的“类精子细胞”单倍体细胞系，并证明这些细胞能携带CRISPR-Cas9 文库一步产生大 量携带不同突变基因的小鼠。2015 年11 月17 日，《Cell Research》揭示了继建立能稳定 支持半克隆小鼠出生的“类精子细胞”单倍体细胞系之后，该研究团队在单倍体细胞技术上 又取得新突破，该研究从卵子中产生了能代替精子使用的单倍体胚胎干细胞，并证明这些细 胞能高效产生半克隆小鼠，从而简化了单倍体胚胎干细胞技术，促进单倍体胚胎干细胞技术 的广泛应用。

 

结语

 

尽管《Science》和《Cell》都揭示颠覆生殖规则的结论，但仍属于研究阶段。关于《Cell》 子刊中的研究，专家表示要在人类身上运用该技术，应该要格外谨慎，在安全性和伦理问题 得到解决之前，这种技术应该长期留在实验室中。在《Science》的这项研究中，研究人员 也表示需要更多的研究佐证，同时需要进一步探讨转基因的表达对RNA 和蛋白质的影响。