這項重磅研究最近發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》 (PNAS) 上。

孤雌生殖又稱孤雌生殖。這種雌性可以“單槍匹馬”繁衍后代的繁殖方式，其實在整個動物界并不罕見。昆蟲、鳥類、爬行動物和兩棲動物中有很多例子。

然而，哺乳動物的新生命總是從卵細(xì)胞和精子細(xì)胞的結(jié)合開始?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，原因與一種稱為“基因組印記”的現(xiàn)象有關(guān)。這意味著父親或母親提供的一些基因?qū)⒈换瘜W(xué)標(biāo)記為“甲基化”并變得不活躍。來自父母雙方的基因組聚集在一起，相互補充，使后代能夠正常發(fā)育。這意味著僅由一方提供的遺傳物質(zhì)會因為一些關(guān)鍵基因無法正確表達(dá)而阻礙胚胎發(fā)育或產(chǎn)后生長發(fā)育。

既然如此，如果能夠消除或改變“基因組印記”，是否就能消除繁衍的障礙呢？在過去的幾年里，許多科學(xué)家以不同的方式進行了嘗試。例如，同樣來自中國的一個研究團隊利用干細(xì)胞技術(shù)和基因編輯技術(shù)“擦除”基因組印記，創(chuàng)造出雙親同性的小鼠。

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在這項研究中，科學(xué)家們針對甲基化差異進行編輯，通過重寫七個關(guān)鍵的基因組印記控制區(qū)域，最終實現(xiàn)了僅用單個小鼠卵母細(xì)胞產(chǎn)生后代的目標(biāo)。

這些基因組印記控制區(qū)通過甲基化程度調(diào)節(jié)兩組關(guān)鍵基因的打開或關(guān)閉。研究人員從雌性小鼠身上取出卵母細(xì)胞后，使用CRISPR基因編輯系統(tǒng)對細(xì)胞進行處理，定位一組基因的基因組印記控制區(qū)域，并通過添加甲基化將其關(guān)閉；與此同時，他們找到了另一組基因。通過去甲基化打開它。這樣，就可以分別模擬正常受精卵細(xì)胞中來自父親和母親的基因組印記，最終使未受精卵母細(xì)胞具有與受精卵細(xì)胞相似的特征。

當(dāng)編輯后的卵母細(xì)胞在體外發(fā)育到早期胚胎階段后，研究人員將這些孤雌胚胎植入雌性小鼠的子宮中，并讓它們在體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。研究人員培養(yǎng)并移植了192 個胚胎，其中三只小鼠足月出生。

最終，一只孤雌小鼠不僅存活到了成年，而且還像成年小鼠一樣通過正常繁殖生下了后代。

研究人員通過測序驗證，存活小鼠的所有經(jīng)過編輯的印記控制區(qū)域都顯示出正確的甲基化模式。在出生后早期死亡或未能存活的胚胎中，并非所有七個關(guān)鍵基因組印記控制區(qū)域都被成功編輯或印記丟失。這一分析結(jié)果凸顯了關(guān)鍵基因組印記控制區(qū)域在胚胎生長發(fā)育中的重要性，也為進一步提高該技術(shù)的成功率指明了方向。

研究人員在論文總結(jié)中指出：“哺乳動物成功的單性生殖將為農(nóng)業(yè)、研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來許多機會?！?