“人造精子”的建立与应用

沪震实业

2016/08/23 18:07

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“人造精子”的建立与应用

“2016生殖医学发展前沿论坛--健康发育与生殖研究”在上海好望角大饭店隆重召开。中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所的李劲松研究员带来了题为‘“人造精子”的建立与应用’的精彩报告。

李劲松研究员2007结束在洛克菲勒大学的博士后研究，回国担任生化细胞所研究所研究员，研究组长，先后获得“百人计划”，“杰出青年基因”支持，研究成果2011年和2012年两次入选“中国科学十大进展”，率先建立小鼠的孤雄单倍体胚胎干细胞，并首次将Crispr-cas9技术应用于小鼠白内障疾病即个体水平的治疗。

精子不能用于遗传操作限制了人们对它的深入研究，那么是否能找到一种和精子一样都是单倍体的细胞来代替精子使卵母细胞受精呢？伴随着这个问题的提出，李老师带领大家走进了小鼠单倍体胚胎干细胞的世界。首先，李老师从单倍体的产生历史开始，简要介绍了小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞的产生的两种方法（分别是去除卵细胞核，注入精子，或者去除受精卵雄原核，分别体外发育到囊胚建系而来）。孤雄单倍体配体干细胞遗传物质来自于精子，带有一定雄性印记，可以使卵子受精，产生小鼠，称之为“半克隆小鼠”。毫无疑问，孤雄单倍体的建立，相当于获得了可以体外进行遗传操作的“人造精子”。但李教授表示，单倍体的“受精能力”很低（半克隆小鼠出生效率大约4%，且其中一半发育阻滞），且会随细胞的传代逐渐丢失，通过将调控雄性印记的H19和Gtl2表达的H19-DMR和Gtl2-DMR敲除后，半克隆小鼠出生效率能提高到20%多，且基本无发育阻滞小鼠。

随后一部分，李老师介绍了这种“人造精子”的应用价值。通过结合近年来兴起的Crispr-cas9基因编辑技术，单倍体可广泛应用于科学研究。首先，利用这种“人造精子”，可以获得多基因敲除和敲入小鼠模型。其次，利用H19-DM和Gtl2-DMR双敲的孤雄单倍体携带CRISPR-Cas9文库能一步产生大量杂合及双链突变小鼠，建立了可以用于个体水平遗传筛选的新工具，等等。

最后，李劲松教授介绍了卵子来源“人造精子”的建立，食蟹猴孤雌单倍体干细胞的建立以及人的孤雌单倍体胚胎干细胞的建立的工作。其中，卵子来源“人造精子”的建立得益于长期传代中，孤雌单倍体胚胎干细胞的雌性印记逐渐丢失，随后通过将H19-DMR和Gtl2-DMR敲除，也可使孤雌单倍体胚胎干细胞获得高效的使卵子受精的能力。