2011年2月,发表在《自然》杂志上的一项研究中,日本横滨城市大学的生殖生物学家Takehiko Ogawa领导的研究人员摘除了出生两三天的幼鼠的睾丸,将这些睾丸置于一个含有专用培养基。随后,研究人员便任由这些睾丸生长。大约1个月后,研究人员注意到这些睾丸看起来相当正常并且正在产生精子。研究人员提取了精子并对雌鼠进行了人工授精,当时,受孕的雌鼠已产下12只健康的小鼠。利用相同的方法,研究人员甚至能够让已经冷冻了1个月的年轻睾丸产生精子。当时专家认为,这项技术对于治疗雄性不育具有重要意义。
据英国《每日电讯报》网站报道,2012年1月3日,德国和以色列科研人员从老鼠睾丸内提取了控制精子生成的生殖细胞,然后将其放在由琼脂胶构成的一种特殊化合物中,以创建与精子在睾丸内生长所相似的环境,最终成功培育出具备生殖能力的健康精子。当时,他们认为,这一技术有朝一日能帮没有生殖能力的男性实现“父亲梦”。
中国人造精细胞技术位居前列
值得一提的是,让人类感到不可思议的事实是,我们的生殖技术在不断地进步的同时,全球各地的男性精子质量却在普遍下降。有数据显示,美国不孕不育夫妇在10%-15%左右。这一比例在英国更高,约1/6的夫妇有生育困难问题,中国在这方面表现如何呢?
每年10月28日是男性健康日。根据相关文献及2015年全国男科年会公布的数据显示,上海志愿捐精者的合格率不超过21%,河南精子库捐献合格率为22%,北京合格供精者仅15%,我国男性精子质量每年下降1%以上,数量降低30%,每100对夫妇中至少有10对以上不能生育……
中国在人造精细胞研究领域也走在了世界前列。2015年7月10日,来自中科院上海生命科学研究院的研究员李劲松研究团队,成功建立了稳定的“类精子细胞”单倍体细胞系,这些细胞是利用幼年雄鼠体细胞克隆出来的,这些“类精子”能稳定地与雌鼠的卵细胞结合,产生出半克隆小鼠。相关研究发表在权威学术期刊Cell Stem Cell上。由于小鼠研究在人类的健康以及癌症研究等方面有很大的作用和参考价值,这些具有稳定遗传的半克隆小鼠自然意义非凡。
对实验动物来说,20%的健康后代或许已经足够好,但在人类身上就不行了,”李劲松研究员说,“如果该技术用在人类精子上,会导致出生时有80%会死亡或有缺陷。”
早在2012年,李劲松团队宣称将一个精子放入一个已经移除了细胞核和遗传物质的卵细胞中。结果该实验获得了一个类似胚胎细胞的干细胞,具有类似精子的功能,但没有尾巴,无法游动。这种干细胞可以用来大批量生成类似的人工细胞。不过,该技术目前的效率还很低,获得的受精卵只能培养出20%的健康后代。
李劲松还提到,该技术可以提供一种制造基因改造动物的有效方法,从而为实验室中对疾病的研究提供帮助。
伦理常规依然会受到挑战
尽管“人造精子”在医学方面的需求广泛,但关于“人造精子”研究,同时也引发了伦理的讨论。此次法国研究从男性精原细胞培育出精子细胞,看起来伦理问题还不太大。夏志表示,“但是,如果偷偷取得某人精原细胞,不需要偷精或是正常性生活,便可无声无息的将之受精,培育出一大堆的后代。这时安全性、伦理常规也会受到挑战。”
目前,与法国这项研究技术不同的是,国外相关的研究提到,在实验室环境下干细胞可以被培育成精子细胞。全球各个不同实验室将干细胞转分化培育成精子细胞,技术不尽相同,有的是用精卵作用,有的是用化合物或小分子,有的是用新的基因编辑技术。
2014年12月24日,发表在《细胞》杂志上的一项研究中,科学家不仅首次将皮肤细胞完全在体外诱导成为诱导干细胞 (iPS),并使其分化成人类原始生殖细胞(hPGCLC),助力构建出人类精子和卵子的第一步。
中国科学院遗传发育所高级工程师姜韬就此技术表示,卡利公司是将原生殖细胞进行体外培养,与2014年发表的皮肤体细胞分化成原始生殖细胞对比有很大的区别。在伦理上首先就有很大的不同,此次是将生殖细胞进行体外培养,获取方式、培养过程、人工授精过程都符合国际公约,“说白了,就是将人工授精技术进行了阶段性的前移,让那些并不能产生精子的男性具有了孕育自己下一代的可能,因为提取的精原细胞就是精子的前身,可以说这项技术就是将试管婴儿技术进行了完善”。
此外,姜韬还补充了一点:将生殖干细胞进行体外培养进而使患者受孕,这是技术上的进步,但是还应考虑到在受孕之后会不会将不孕的基因也传递给下一代,如果下一代仍保留了这个基因,那么整个族群就会一直需要靠技术的支持而繁衍,“这就需要从人道主义关怀的大角度再进行思考,是否需要基因编辑技术的介入,将不孕的基因进行敲除?基因编辑技术本身能否实现这一期望,这都要靠科技力量去实现,且仍待从伦理的角度进行探讨”。
或许,随着科学技术的进步,不需要男人,甚至连女人也不要,生孩子都是可能的事情。其实,最可怕的是,若某天真的完全可以把皮肤细胞转分化为生殖细胞,那就麻烦了,会出现很多伦理道德问题。可以想象,如果到那时候,比如女方喜欢某个人,不需要跟男方发生性关系,只用弄到男方的皮肤细胞(非常易得),就可以给他生孩子了。“当然,这点在国际上已经有公约,任何有悖伦理的生殖技术都不可用于人类胚胎的改造,所以不需要男人的生育在现阶段仍不被允许”姜韬补充道。
目前,还令人疑惑的是,未来通过人工培育的精子质量和普通男性自然生成的精子会完全一样吗?夏志解释,“人工的跟自然的是不一样的,除非我们将其百分百的研究清楚。人工模拟自然物,自然过程是人类探索世界,进行科学研究的必然过程。相信随着我们研究的不断深入,人工精子质量会无限类似自然生产出的精子,甚至某种角度来看更好。”