研究人员实现从体细胞生成卵子的概念验证
俄勒冈健康与科学大学的研究人员已成功实现一种独特的概念验证,通过将皮肤细胞转化为能够产生早期人类胚胎的卵子来治疗不孕症。
该研究今日发表在《自然通讯》期刊上。
这一发展为体外配子发生(in vitro gametogenesis,即创造配子的过程)提供了一种潜在途径,可用于治疗高龄产妇或因癌症治疗或其他原因无法产生有效卵子的女性的不孕症。
"除了为数百万因缺乏卵子或精子而不孕的人带来希望外,这种方法还将使同性伴侣有可能拥有与双方都有遗传关系的孩子。"
俄勒冈健康与科学大学医学院妇产科教授、该研究的合著者保拉·阿玛托医学博士表示
研究人员指出,他们的研究存在若干局限性,并预计至少还需要十年的进一步研究,才能使该方法被认为足够安全或有效,从而进入临床试验阶段,即使假设此类试验在美国获得许可。
尽管如此,这代表了应对不孕症的一种有前景技术的里程碑。
"我们实现了被认为不可能的事情,"资深作者、俄勒冈健康与科学大学胚胎细胞和基因治疗中心主任舒克哈特·米塔利波夫博士说。"大自然给了我们两种细胞分裂方法,而我们刚刚开发出了第三种。"
研究人员将他们的技术描述为"有丝减数分裂"(mitomeiosis),暗指生物学中两种主要已知细胞分裂过程的结合。
有丝分裂(mitosis)从单个细胞产生两个基因相同的细胞,是任何生物体细胞生长的基础。减数分裂(meiosis)则严格与有性生殖中的精子和卵细胞相关,使每个细胞中的染色体数量必要地减半,以便结合(在这种情况下,通过体外受精)产生具有正确染色体数量的胚胎。在人类中,这是总共46条的23对染色体。
在本案例中,研究人员将这两种过程结合起来。
体外配子发生(in vitro gametogenesis,或IVG)已成为全球研究人员的关注焦点,他们致力于解决希望拥有与自己有遗传关系孩子的不孕人群的问题。
俄勒冈健康与科学大学的研究人员没有尝试将诱导性多能干细胞重编程为精子或卵细胞(这一过程可能需要数月甚至数年),而是使用了一种基于体细胞核移植的技术。该技术涉及将皮肤细胞核移植到去除自身细胞核的供体卵子中。1997年,苏格兰研究人员曾利用这一技术成功克隆了一只名为多莉的绵羊。
在那种情况下,研究人员创建了一个亲本的克隆。
相比之下,俄勒冈健康与科学大学的技术产生的胚胎染色体来自双亲。该过程涉及三个步骤:
- 研究人员将皮肤细胞的细胞核移植到已去除自身细胞核的卵子(或卵母细胞)中。
- 在供体卵子的细胞质促使下,植入的皮肤细胞核理想情况下会通过类似于减数分裂的过程丢弃一半的染色体。这是关键步骤,产生一个具有23条染色体单套而非46条的单倍体卵子。
- 研究人员然后通过标准的体外受精过程用精子使新卵子受精。这创造了一个具有两套染色体的二倍体胚胎——最终将产生从双亲获得相等遗传贡献的健康后代。
研究人员报告称,他们已生产出82个功能性卵母细胞,然后通过体外受精用精子使其受精。
值得注意的是,大多数卵母细胞未能超过4-8细胞阶段,并表现出染色体异常。
相对较少的数量——9%——在受精后六天发育到囊胚阶段,此时胚胎通常通过体外受精移植以建立妊娠。没有一个培养超过该阶段。
俄勒冈健康与科学大学胚胎和细胞治疗中心的工作人员科学家、第一作者努里亚·马尔蒂·古铁雷斯博士表示,研究将继续深入,以更好地了解染色体如何正确配对和分离,从而创造出具有正确染色体数量的卵母细胞。如果胚胎染色体过多或过少(称为非整倍体的状况),通常不会发育。
米塔利波夫指出,即使在自然繁殖中,也只有约三分之一的胚胎发育到囊胚阶段。
"非整倍体在人类卵子中相当常见,尤其是随着年龄增长,"他说。
研究人员指出,该出版物代表了一个科学里程碑,但在该技术准备好用于人类妊娠之前,还有许多工作要做。
"虽然我们的研究展示了有丝减数分裂在体外配子发生方面的潜力,但在此阶段,它仍然只是一个概念验证,在未来临床应用之前,还需要进一步研究以确保有效性和安全性,"作者写道。
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