美国研究人员4日宣布,他们成功将实验鼠体内能分化成精子的精原干细胞培养成精子,并用这种精子培育出了幼鼠。
这项研究由宾夕法尼亚大学费城兽医学院的研究人员负责完成。研究人员在最新出版的美国《全国科学院学报》上报告说,对成年动物而言,精原干细胞是能将自身遗传信息传给下一代的惟一一种干细胞。此前科学家培育转基因动物的主要办法是在动物早期胚胎中植入所设计的基因。但是,通过在实验室里用精原干细胞培育精子,对其基因进行改造,再用这些精子使卵细胞受精,将会更容易培育出携带设定基因的动物。
科学家评论说,宾夕法尼亚大学研究人员的上述成果有望为培育转基因动物、治疗男性不育症和增强濒危物种的生存能力开辟一条新途径。
在上世纪70年代,第一个试管婴儿Louise Brown出生,震惊了全世界。人们惊诧于婴儿竟然可以在体外被结合,晃眼40年过去了,现在Louise Brown变成了一个健康的中年女子,而这项曾经饱受争议的技术遍布全球,每年有超过700万的婴儿利用试管婴儿技术生出来。
随着干细胞技术的不断发展,科学家们已经不满足于试管婴儿技术了,而是将目光转向另一种技术“人造精子和卵子”。根据这项技术,无论多大年龄,所有人都可以取出自己的一点普通细胞,比如皮肤组织、睾丸组织、卵巢组织、血液等,再把这些细胞诱导制造成卵子以及精子,结合成受精卵后,放入子宫生育,听上去是不是感觉很悬疑!
说到这个事情,还得牵扯到2006年,日本科学家Shinya Yamanaka的研究,他在2012年因此获得诺贝尔奖。他发现,通过在人体细胞中(比如皮肤细胞)放入几个转录因子,可以将这个体细胞重新编程,将它们变成类似胚胎干细胞的一种细胞,这种细胞被他称为诱导多能干细胞(IPS, Induced Pluripotent Stem Cells)。
它们的功能和普通的多能干细胞差不多,通过进一步改变环境,可以转化为不同的细胞组织,比如心肌、神经、胰腺、骨等各种体细胞,以供人们所用。
那么,通过IPS技术诱导多能干细胞能够被顺利转化成血液细胞、骨骼细胞、神经细胞等等。那...它可以被转化成生殖细胞吗?精子和卵子,可以吗?
科学家表示,当然可以!
中国科学院的联合科研团队,发表论文表示,他们利用小鼠的胚胎干细胞,在体外培育出了具有生殖功能的精子细胞,并成功用其繁衍出小鼠后代。他们将小鼠胚胎干细胞在培养皿里诱导成原始生殖细胞,再把这些原始生殖细胞放在一堆来自睾丸细胞里共同培养...最终那些原始生殖细胞在睾丸细胞的陪伴下,成长成了具有精子功能的细胞,与卵细胞结合并繁殖出健康的小鼠个体。
那么我们就得出这么一个结论公式:
身体组织+IPS技术+诱导多能干细胞+卵原细胞+卵子+精子=娃
或者:身体组织+IPS技术+诱导多能干细胞+精原细胞+精子+卵子=娃
再或者:睾丸组织+精原细胞+精子+卵子=娃
这三条路都已经被科学家研究出来了..
来自北联世纪美国圣地亚哥的干细胞科学家采访中说:我不知道这项技术未来会变成什么样,通过IPS技术能够不分年龄的人都生产出属于自己的卵子和精子,那么那些因为年纪大、者因为疾病原因产不了优质配子的夫妻,能够有大量的、更新的配子。这项技术还能帮助已经失去卵巢功能的女人、或者失去睾丸功能的男人,重新成为父母。这项可以完美的解决无精症和无卵子症患者无法生育的问题,算是一个重大突破”。
有两个妈妈的老鼠体质健康,已经长大而且繁衍了自己的后代
中国科学院的研究人员表示,他们用两只母鼠成功培育出多只幼鼠。
中国科学家通过基因工程打破繁殖定律,培育出“双母”动物。
科学家表示,这些有两个妈妈的老鼠体质健康,已经长大而且繁衍了自己的后代。
但是有两个爸爸的老鼠培育失败,中国科学家说,用两只公鼠培育出来的幼鼠在出生两天内就夭折。
为什么要单性生殖?
其实,研究人员想要回答一个更基本的问题:我们为什么要有性行为?
哺乳类动物,包括人类在内,只能通过性繁衍后代,从生物学上来讲,就是你需要母亲的一个卵子和父亲的一个精子。
但是自然界的其它生物不遵循这个规则,一些雌性的鱼、爬虫类、两栖动物和鸟类就能够进行单性生殖。
这个不需要性行为就能繁殖后代的方式在生物科学上被称为单性生殖。
能通过单性生殖繁衍后代的科摩多龙
中国研究人员的目的是找出他们需要打破哪些繁殖定律才能用同性老鼠培育出幼鼠。
这样科学家就能了解,这些规则为什么重要。
英国生物医学专家洛弗尔-巴杰表示,“这非常有意思,他们想找出办法,把人类变成像火鸡一样能单性生殖的动物。”
怎么做到的?
简单来说,需要很多先进科学技术。
两个鼠妈妈比较容易,研究人员从一只母鼠身上取一个卵子,从另一只母鼠身上取一种名叫单倍体胚胎干细胞的特殊细胞。
这两者各含有所需DNA的一半,但光是两者结合还不够。
研究人员还需要使用基因编辑的技术,删除3组基因让他们彼此相容。
两个鼠爸爸的方法更复杂一些。
必须取一个精子,一个单倍体胚胎干细胞,还有一个已经删除遗传信息和删除7组基因的卵子。
用两只公鼠培育出来的幼鼠在出生两天内就夭折
科学家打破繁殖定律,学到了什么?
我们需要性行为来繁殖后代是因为男女DNA的基因行为不同,必须要有卵子的基因和精子的基因,否则会乱套。
而科学家在这项研究中做到以基因工程和编辑等技术,删除出错的基因印记。
中国科学院研究人员李伟博士表示,“这项研究告诉我们哪些是可以做到的。”
“我们可以消除双母老鼠的基因缺陷,也能跨越哺乳类动物双父繁殖的障碍。”
那人类单性能生孩子吗?
除非你是一只老鼠,而且还是一只母老鼠,否则的话还有的等。
奥克兰大学的霍尔姆博士认为,长远来看是有机会的。
但是在那之前,必须先克服很多棘手的道德难题和安全顾虑。 科学家必须先确定,通过这样途径产生的孩子能够身心正常的长大成人,才能允许这么做。
即使是老鼠,也有些人怀疑单性生殖的老鼠是否真的完全正常。
洛弗尔-巴杰博士就表示,“就算它们是两个妈妈产下的后代,我仍然不能完全相信它们是正常的,而且成功率非常低。”
那么性很快就会消失了吗?
“不,还早得很呢!
该研究过程中,将大鼠生长激素基因吸入显微注射器中,在显微镜下将大鼠生长激素基因注入小鼠尚未融合的受精卵内的卵细胞核或精子的细胞核中,已导入了大鼠生长激素基因的受精卵最终发育成转基因超级鼠.所以以上研究过程使用的技术叫转基因技术.
生物体的形态特征、生理特征和行为方式叫做性状,因此该项研究中被研究的性状是鼠的大小.
故答案为:转基因;鼠的大小.
这张照片从左到右显示了一个鼠鼠嵌合体,一只老鼠和一只老鼠。将小鼠多能干细胞注入大鼠胚胎,制备大鼠-小鼠嵌合体。山口友子(Tomoyuki Yamaguchi) 在最近的一个实验中,科学家们从大鼠体内的小鼠干细胞中培育出新的胰腺,然后将这些胰腺移植到小鼠体内。
研究人员发现,这项技术可以逆转小鼠的糖尿病一项新的研究。此外,研究人员说,这种将一个物种的器官植入另一个物种体内的策略,有朝一日可能有助于生产出生长在猪或羊等大型动物体内的可移植人体器官。他们说:
这项工作有望缓解捐赠人体器官的严重短缺。”然而,人类与猪或羊之间的进化距离远大于老鼠与老鼠之间的进化距离,这可能会带来挑战,”该研究的资深作者、加州斯坦福大学医学院干细胞生物学家中岛弘光(Hiromitsu Nakauchi)说为了确保这种方法的安全性和有效性,还需要做更多的研究。
根据美国卫生和公共服务部的数据,目前美国有76000多名患者在等待器官移植。【10项将改变你生活的技术】
在这项新的研究中,科学家们探索了与大鼠和小鼠密切相关的物种间器官生长。
科学家们使用了多能干细胞,原则上,这些干细胞可以成为身体中的任何类型的细胞。
在2010年,中岛一郎和他的同事们使用了这种细胞可以在老鼠体内培育出大鼠胰腺。然而,这个器官只长到了正常小鼠胰腺的大小,因此还不够大,不能移植到大得多的大鼠体内并进行测试,看它是否起作用。在这项新的研究中,科学家们尝试了相反的实验:在老鼠身上种植老鼠胰腺。[实验室制造器官的三大技术]
研究人员将小鼠多能干细胞注射到几天前刚受孕的胚胎大鼠体内,并对其进行基因改造,使其无法生长自己的胰腺。胰腺产生胰岛素,这种激素帮助身体控制血糖水平。当胰腺不能产生足够的胰岛素时,就会导致1型糖尿病。根据美国糖尿病协会的数据,目前约有125万美国人患有1型糖尿病。
这些植入的小鼠细胞发育成适合大鼠大小的胰腺,并拥有关键,分泌胰岛素的“胰岛细胞”。
科学家注意到,一些老鼠的免疫系统排斥了老鼠的胰酶,但他们也说这是不常见的。研究人员说,很可能是在老鼠的免疫系统发育到足以识别老鼠细胞为外来细胞之前,老鼠细胞就被注射进了老鼠的胚胎中。
当科学家们从老鼠身上分离出老鼠胰岛细胞并将它们移植到糖尿病老鼠身上时,移植的老鼠组织会随之携带一些游离的老鼠细胞,研究人员说。他们在移植后用免疫抑制药物治疗每只受体小鼠,以防止移植组织的排斥反应。不过,Nakauchisaid在一份声明中说,“接受移植的动物只需要在移植后5天内用免疫抑制药物治疗”,而不是终身治疗。在人类中,这种药物有严重的副作用。
移植成功地使小鼠的血糖水平恢复正常一年多。科学家们在1月26日出版的《自然》杂志上详细介绍了他们的发现。
大约10个月后,研究人员从一些老鼠身上取出胰岛进行检查我们仔细检查了它们是否有任何老鼠细胞,但我们发现老鼠的免疫系统有伊莱姆
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