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人造精子是誰的“福音”

發(fā)表于2021-07-30 14:15:02 52 0
　　人造精子的相關(guān)進(jìn)展既是不育癥患者的福音，也有可能為基因詐騙做嫁衣裳。這也正應(yīng)了這句話:科學(xué)技術(shù)始終是一把雙刃劍。技術(shù)如何發(fā)揮作用，在于人類如何使用它們。
　　在美國，不孕不育影響10%到15%的夫婦。而在英國，六分之一的夫婦有生育困難問題，其中，40%的“責(zé)任”在男方。三分之一的不孕夫婦經(jīng)過一系列復(fù)雜檢查后仍然無法確定不孕的原因。
　　近日出版的Cell Report雜志顯示，來自美國干細(xì)胞生物學(xué)&再生醫(yī)學(xué)研究所和蒙大拿州立大學(xué)的科學(xué)家們成功地由人類皮膚制造出了精子前體細(xì)胞，這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將使男性不育癥的診斷和治療獲得新的辦法。
　　人造精子由來已久
　　關(guān)于人造精子的研究由來已久。早在2009年，Stem Cells and Development就曾刊文介紹了英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的科研人員首次用小鼠胚胎干細(xì)胞造出精子。它們利用一種含有視黃酸等物質(zhì)的培養(yǎng)介質(zhì)，對含有X和Y兩種染色體的男性胚胎干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，并促使其實(shí)現(xiàn)完全的減數(shù)分裂，最終培養(yǎng)出含有23條染色體的試管精子。
　　胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞，醫(yī)學(xué)上稱為“萬用細(xì)胞”。這項(xiàng)研究的局限在于，造出人工精子的胚胎干細(xì)胞本身取自于生命最初階段的胚胎。
　　而干細(xì)胞生物學(xué)&再生醫(yī)學(xué)研究所和蒙大拿州立大學(xué)的這項(xiàng)研究的進(jìn)展則體現(xiàn)在，它是通過誘導(dǎo)由不育男性皮膚細(xì)胞制備的具有胚胎干細(xì)胞功能的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)，產(chǎn)生精子前體細(xì)胞，并移植到小鼠睪丸，使其發(fā)育成精子。
　　不過，在研究人員看來，這項(xiàng)研究并不只是為了用人工精子達(dá)成生育的目的。他們發(fā)現(xiàn)，不孕不育的遺傳原因在男性中尤其普遍，最常見的原因是由于Y性染色體上關(guān)鍵基因的自然缺失。因此，他們希望為精子發(fā)育研究提供一個實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^iPS細(xì)胞在培養(yǎng)基中形成精子前體細(xì)胞的過程，來理解發(fā)育早期使精子前體細(xì)胞和精子能夠產(chǎn)生的基本決策。這項(xiàng)研究就有在細(xì)胞水平上臨床治療的潛力，從根本上解決男性不育的問題。
　　人體ES細(xì)胞技術(shù)獲突破
　　用患者高度分化的體細(xì)胞移到去核*母細(xì)胞中形成重組胚，形成囊胚后，從囊胚中分離內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)經(jīng)過建系過程拿到穩(wěn)定的ES細(xì)胞系，使之定向分化為所需的特定細(xì)胞類型，也被稱為治療性克隆。
　　在生物學(xué)上，高度分化的細(xì)胞可以逆轉(zhuǎn)成胚胎性的未分化性的細(xì)胞，也就是ES細(xì)胞，這是一個巨大的突破。ES干細(xì)胞不但是研究人類發(fā)育、了解先天異常及單基因遺傳病發(fā)病機(jī)制的唯一模型細(xì)胞，還可通過定向分化誘導(dǎo)，具有再生各種組織器官的功能。
　　但是，中科院上海生科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員李勁松告訴《中國科學(xué)報》記者，體細(xì)胞逆轉(zhuǎn)成ES細(xì)胞在人類身上的成功率一直不高，因?yàn)閺哪遗叻蛛x胚胎干細(xì)胞建系效率不高，這是治療性克隆面臨的首要難題。該技術(shù)還涉及定向分化成某一特定的細(xì)胞、組織，這是第二個難題。此外，生成的器官或組織進(jìn)行移植治療，也潛伏著危險，一些尚未分化成相應(yīng)組織的剩余胚胎干細(xì)胞可能會失去控制，進(jìn)行無序分化，引發(fā)惡性腫瘤。
　　“這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破依賴于科學(xué)對人類體內(nèi)發(fā)育機(jī)制有足夠深入的了解，有了這個前提，人類才有可能在體外重復(fù)這些過程?！崩顒潘烧f，就現(xiàn)階段而言，科學(xué)研究的水平并沒有達(dá)到這個程度。
　　值得一提的是，去年美國俄勒岡健康科學(xué)大學(xué)的研究人員使用“體細(xì)胞克隆技術(shù)”，向女性提供的*細(xì)胞內(nèi)植入他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，首次成功制作了能夠分化成各種組織的ES細(xì)胞。
　　研究小組將122個*細(xì)胞去除細(xì)胞核，植入了他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，結(jié)果有21個發(fā)育到了囊胚的階段。取該組織的一部分進(jìn)行培養(yǎng)，然后其中共6個成為了ES細(xì)胞。促使ES細(xì)胞分化成心肌后，研究小組還確認(rèn)了脈動。
　　“盡管治療性克隆真正應(yīng)用于人體的疾病治療還有很長一段路要走，但可以預(yù)見的是，這項(xiàng)技術(shù)的革命性進(jìn)展將加速出現(xiàn)?！崩顒潘杀硎?。
　　iPS細(xì)胞使用須慎重
　　不過，對于這種治療性克隆技術(shù)，學(xué)界的爭議從來沒有停止過。反對者認(rèn)為，進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就必須破壞已經(jīng)形成的胚胎，而胚胎是人尚未成形時生命的最初形式。
　　2006年，日本京都大學(xué)教授山中伸彌首次提出用iPS細(xì)胞*替ES細(xì)胞。這是一種利用病毒載體將四個轉(zhuǎn)錄因子的組合轉(zhuǎn)入分化的體細(xì)胞中，使其重編程而得到的細(xì)胞類型，它在形態(tài)、基因和蛋白表達(dá)、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細(xì)胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都與胚胎干細(xì)胞相似。
　　iPS細(xì)胞一度受到熱捧。在李勁松看來，盡管它的轉(zhuǎn)化效率比ES細(xì)胞高，但重編程過程中細(xì)胞遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會受到影響，致癌風(fēng)險更高。
　　2009年，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以將iPS細(xì)胞中因轉(zhuǎn)化需要而植入的基因在“完成任務(wù)”后被“掃地出門”，從而將潛在的危險因素清除掉，且保證已經(jīng)形成的iPS細(xì)胞功能正常發(fā)揮。
　　但李勁松認(rèn)為，致癌的風(fēng)險并不是因?yàn)檗D(zhuǎn)錄因子的存在本身所導(dǎo)致的，而是這些因子在參與重編程的過程中所產(chǎn)生的，而這種隱患并不會隨著因子的去除而消失。事實(shí)上，他認(rèn)為可能需要更多的轉(zhuǎn)錄因子參與，從而維持重編程過程中細(xì)胞遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。
　　因此，他傾向于認(rèn)為ES細(xì)胞優(yōu)于iPS細(xì)胞，對于iPS細(xì)胞的使用須更慎重。
　　潛在倫理問題
　　早在直接用小鼠的ES細(xì)胞培育出精子并使*子受精的嘗試中，培育出的小老鼠在出生后幾個月全部死去。這也意味著ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化獲得的細(xì)胞的功能和安全性并不穩(wěn)定。盡管干細(xì)胞生物學(xué)&再生醫(yī)學(xué)研究所和蒙大拿州立大學(xué)的這項(xiàng)研究培育出了人類精子細(xì)胞，但是iPS細(xì)胞分化過程的風(fēng)險更高，人造精子的質(zhì)量只有達(dá)到與正常產(chǎn)生的精子質(zhì)量等同，才能被用來與*子結(jié)合。
　　不過李勁松表示，人造精子技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以讓科學(xué)家獲得得到更多人造精子的機(jī)會，從而對大量人造精子進(jìn)行分析，目前科學(xué)技術(shù)已經(jīng)可以對單細(xì)胞精子進(jìn)行測序，明確精子的質(zhì)量。
　　而對于這項(xiàng)技術(shù)更大的質(zhì)疑則來自于醫(yī)學(xué)倫理。英國法律禁止用實(shí)驗(yàn)室制造出的精子或*子進(jìn)行不育癥的治療，盡管這項(xiàng)技術(shù)對他們而言是一種“福音”。一個可怕的潛在風(fēng)險是，理論上，任何一個男性的皮膚細(xì)胞都可以被輕易的獲得，一些別有用心的人就可能會從他們希望成為自己孩子父親的男性身上盜取基因樣本，一個男性可能在毫不知情的情況下成為世界上許多個孩子的父親，從皮膚細(xì)胞培育精子可能導(dǎo)致基因欺詐行為。
　　這也再次印證了一個觀點(diǎn)，科學(xué)技術(shù)始終是一把雙刃劍。技術(shù)如何發(fā)揮作用，在于人類如何使用它們。
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