由于国家统计局的数据显示,在过去十年中,男性不孕不育的比率有所上升,主要是由于精子短缺或精子死亡,因此对人工精子的需求变得越来越迫切。
人工精子并不是人工制造的精子,而只是利用科学技术提取的人类精原干细胞,在体外环境中生长,形成精子,最终与卵子结合,完成受精过程。
对人工精子的研究已经进行了十多年。最近,日本京都大学发表在杂志上的一项研究表明,来自小鼠的多能干细胞可以分化成功能性的精子,并成功产生健康、可育的后代。
人工精子在小鼠体内被制造出来
1994年,美国的研究人员开发了一种在小鼠之间移植精原干细胞的方法,1996年,在将健康雄性小鼠的冷冻精原干细胞植入不孕雄性小鼠体内后,后者成功地产生了精子。
然而,近年来,人工精子的研究几乎没有取得任何进展。直到2003年初,日本研究人员宣布,他们已经成功地将实验室老鼠的胚胎干细胞转化为精子细胞。
2004年,美国哈佛医学院的研究人员报告说,他们从雄性大鼠的胚胎干细胞中培育出精子细胞,并将其注入卵子。这是第一份关于使用人工精子使卵子受精的报告。同年,新加坡的科学家从鱼身上培育出精原细胞干细胞,从中培育出活的成熟鱼精子。
2011年,伍兹实验室的英国科学家和佩宁格实验室的奥地利科学家首次成功地在体外产生了一个单倍体小鼠胚胎干细胞系。
2012年,中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞科学研究所的李劲松和他的团队证明了单倍体无主男性干细胞可以替代精子并迅速进行基因改变。到目前为止,所谓的 "人造精子 "是通过在体外将干细胞分化成不能分裂或膨胀的精子而制成。然而,本研究中的无主男性胚胎干细胞可以在体外培养并持续转移,而且它们具有精子的特征。这是一个全新的概念,是一个重大的突破。
2016年2月底,中国科学院、南京医科大学等联合研究小组利用小鼠胚胎干细胞在体外培育出具有生殖功能的精子细胞,并成功地产生了小鼠后代。该结果发表在上。
最近,日本京都大学的研究人员在杂志上发表的一项研究表明,来自小鼠的多功能干细胞可以分化为功能性精子,而且这些精子可以成功地产生健康、可育的后代。
多功能干细胞分化成精子,通常分三个阶段,模仿自然发育。首先,干细胞分化成原始生殖细胞,然后变成精原细胞,这是决定男性性别的过程,最后变成精子。这项研究在小鼠身上被证明是可行的,并为男性在试管中产生精子提供了一个良好的模型。
临床人工精子技术的下一步是什么?
英国纽卡斯尔大学的Karim Nayenia教授和他的同事报告说,有可能从男性骨髓细胞中培育出 "人造精子"。该团队从男性志愿者身上提取骨髓组织,并从中分离出干细胞,将其培养成精原细胞。
对于大多数男性来说,他们体内的精原细胞最终会自然发育成成熟的精子。可以通过手术分离出患者的生精细胞,在实验室里用它们生产出可复制的精子,并将它们植入患者体内,或直接将它们冷冻保存,以便日后取回妇女的卵子进行体外受精。
也可能通过核移植克隆技术产生携带不育男性遗传物质的胚胎干细胞,然后这些胚胎干细胞可以被培育成人造精子。解决这一系列的问题将使治疗男性不育成为可能。
妇女也可以种植 "人造精子 "吗?
在西行的故事中,四个和尚和他们的弟子经过了女儿国,持八戒的和尚喝了儿子母亲的河水后怀孕了。后来我们从女儿国的居民那里得知,女儿国没有男人,长大后可以喝子母河的水,几天后就能生下一个女孩。这当然是作者的突发奇想,但现在科学已经发展到了这样的地步,即女孩可能在没有男性朋友的情况下也能有自己的孩子!"。
人工精子也是一种技术,可以让妇女独立生育。科学家从妇女身上提取骨髓细胞,分离出干细胞并将其培养成 "人造精子",然后在体外与卵子受精,产生后代。这意味着理论上 "人造精子 "可以由女性的骨髓细胞制成,但这也导致了巨大的争议和质疑。
如果将来能从女性骨髓细胞中培育出成熟的 "人造精子",并用于产生后代,那么这些 "人造精子 "将只产生女儿。这是因为从女性细胞中培育出来的 "人造精子 "缺乏Y染色体,而Y染色体是生男孩的必要条件。
然而,科学家们发现,只有具有XY染色体的胚胎干细胞才能最终产生人工精子,而具有XX染色体的干细胞,也就是女性,可以形成早期精原细胞,但永远无法通过减数分裂测试。
不再有男性用于人类的繁衍?
李劲松教授说:"从技术上讲这是可以理解的,但从生物进化的角度来看,这肯定是不可取的。毕竟,精子的产生是物种进化的重要保证,因为姐妹染色单体在减数分裂过程中会进行交换。在 "人造精子 "的情况下,所有精子的遗传信息是相同的,缺乏姐妹染色体的交换对物种的进化非常不利。
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