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探秘人造精子卵子:当皮肤细胞能变成生殖细胞(2)

发布:2017-10-16 06:32 | 来源:健康日报网 | 查看:
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摘要: 在上世纪90年代做博士后研究员时,Reijo Pera帮助确定了导致男性精子完全流失的基因。一个名为DAZ的导致精子流失的基因特别有趣,因为它只存在于灵长类动物中。这意味着除了我们的手指和智力之外,我们在繁殖上也拥

在上世纪90年代做博士后研究员时,Reijo Pera帮助确定了导致男性精子完全流失的基因。一个名为DAZ的导致精子流失的基因特别有趣,因为它只存在于灵长类动物中。这意味着除了我们的手指和智力之外,我们在繁殖上也拥有一些独一无二的特性。

科学家们面临的问题是,这些细节中有很多都是隐藏在视线之外的。科学家们被允许在实验室里培育胚胎14天,以对其进行研究。在这之后会有一个关键时期,这一时期中胚胎的一小部分细胞(大约40个)开始了其向“生殖脊”的发展,它们会逐步发育成卵巢或睾丸。在这段旅程中,生殖细胞获得了形成一个新生命的能力,而这一过程的机理仍未被揭开。

对于探索这一过程,Reijo Pero也受到一些私人情感的影响。

在她职业生涯的早期,她被诊断出患有卵巢癌,这是一种罕见的颗粒状细胞瘤。这种疾病使她无法生育。人们会说,“哦没事儿,领养也很容易,还有其他选项。”她说,“我开始担心,在医疗保健方面,不孕不育这个问题会变得不那么受重视。”

她和她的丈夫最终决定收养一个危地马拉的孩子。

2006年,她正在学习西班牙语,并告诉将她评选为美国20位最有影响力女性的《新闻周刊》,她将做妈妈了。但危地马拉后来不再允许外国人收养孩子,那时她已经49岁了。“所以我们决定,我们要创造一个生命。我们俩,还有一只叫Boo的狗,”“这就是我们所做的。”她说。

尽管放弃了做母亲,但她并没有搁置这个科学问题。相反,她抓住了可能是不育症的最终解决方案。

2006年,一位名叫Shinya Yamanaka的日本科学家报告说,他想出了一个公式,可以把包括皮肤和血细胞在内的任何成年细胞都转化成所谓的诱导多能干细胞。

这些简称为iPS的细胞存在着类似分子记忆缺失的症状。就像在新形成的人类胚胎中发现的细胞一样,它们没有固定的身份,但能够变成骨骼、脂肪或身体的任何其他部位的组织。

事实证明,这项技术非常简单易用。有人把它比作一堵生物柏林墙的倒塌。

仅仅六年之后,Yamanaka迅速获得了诺贝尔奖。一边发展对于iPS细胞的研究,他还解决了一场道德争端。他找到了一种可以不把胚胎放入试管中受精,就能探索人类发展早期阶段的方法。更重要的是,iPS细胞来自于特定的人。这意味着产生的细胞将与病人精确匹配。科学家们开始讨论如何制造“个性化”的神经元或心脏细胞来进行移植手术。

Reijo Pero是那些懂得基因同质化干细胞对于繁殖过程重要性的人之一。不然还能怎样通过皮肤细胞得到一个生物学上有血缘关系的孩子呢?然而尽管使用Yamanaka的方法去重新塑造细胞是如此的直白,但让这些细胞按照既定轨迹发育被证明是充满挑战的。科学家们仍然不知道是什么样的化学物质促使了一个细胞发育成一个神经元,而不是脚趾甲的一部分。

引导细胞生长所需的准确的物质构成和其发展的步骤已经成为生物学上最令人头疼的谜题。

今年6月,3900名发展生物学家、生物技术高管和医生聚集在波士顿的大型会议中心,参加第15届国际干细胞研究学会年会。Yamanaka出席了此次会议,他身后跟着日本电视台的工作人员。很多与会的科学家都在致力于创造特定类型的细胞。其中一位哈佛大学的教授说,他花了十多年时间来确定如何将干细胞转化成胰腺细胞,这种细胞会对胰岛素做出反应,他最终在2014年成功做到了这一点。他有两个患有糖尿病的孩子,他希望最终通过细胞移植治愈他们。“我们想要完全掌控细胞的发展,”Meloton在大会上对与会者说。

生命的“配方”

在会议期间,我追踪了两名日本科学家。去年11月报道称他们已经把老鼠尾细胞变成了iPS细胞,然后变成了鸡蛋。这是一个值得注意开拓,人类历史上第一次在动物体外创造了人工卵子。他们用合成的卵子培育出了8只幼鼠。这些老鼠不仅健康,而且还能继续繁殖。这一发现花了五年多的时间才完成,并在自然杂志上发表了一篇17页的研究报告。

Yamanaka把Saitou称为“天才”。

这两名科学家现在的目标让人类的生殖细胞能够以同样的方式繁殖。Saitou告诉我,Yamanaka亲自引导他,告诉他如何生成人类的生殖细胞。“他亲自问我。”他认为我们应该这样做,因为这是非常有趣的科学研究,”他说。“我们真的很想知道为什么这些细胞可以成为一个新的个体。”

这是控制细胞命运的终极方式。

由Yamanaka领导的团队一直在为证明“iPS细胞”的实际用处而努力工作:从日本获得诺贝尔奖的发现中创造出治疗方法已经成为全国性的重要任务。2014年,日本的研究人员对iPS生成的细胞进行了首次测试,用于治疗失明。但Saitou表示人工培育生殖细胞尚未被列入议程。“它不仅仅是在我们的任务列表中优先级较低,而是它跟本部在我们的任务列表上。”“它甚至不能与替代细胞疗法相比。”他说。“我认为很难用体外培养的生殖细胞制造出人类。”但也不是不可能。

这不仅仅是技术上的困难:对于一些道德上问题,他也感到紧张。他收到了很多不孕夫妇的来信。然而,在日本,目前的研究指导方针禁止科学家尝试使用这种细胞来制造胚胎。日本内阁正在考虑是否要放松管控。

技术上的障碍可能会在法律问题解决之前被克服。这是因为现在已经存在着一场为了完善制造人类卵子的实验室方法而进行的竞赛,这让Saitou感到十分不安。Saitou承认他现在和自己以前的导师——剑桥大学的Azim Surani在进行一场“不那么愉快的”竞争,他们都想做第一个在此领域有所突破的研究团队。他以前的学生、现在在九州大学的Hayashi也参加了比赛。如果他们中的任何一个取得了成功,那么其他的研究人员可能就会毫不犹豫地将这项成果应用于体外受精中 。

当我问询问较年轻的日本科学家Hayashi还要多久我们才能掌握制造人类生殖细胞时,他的回答是10-20年。“这是最困难的一个问题,因为我正在做实验,而且这些实验做起来并不容易。”他说:“我不想骗你说只要五年。因为五年之后(如果做不到),有人可能会怪我。”

科学家们已经可以诱导iPS细胞形成原始的生殖细胞,就像用B.D.的组织在老鼠体内培育的一样。目前还没有解决的是,如何将这些细胞转化为正常的精子或卵子。在人类中,这一过程直到青春期才完全结束。