Science:科学家让性染色体三体小鼠繁殖出健康后代

摘要: XXY染色体科学家们从基因不育的雄性小鼠身上培育出了健康的后代,为解决人类不育的常见遗传原因提供了一种可能的

08-30 10:35 首页 生物探索
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编者按

8月17日发表在Science上的一篇研究文章中,英国Francis Crick研究所和日本京都大学的科学家们利用三体染色体丢失现象,去除多余的性染色体,让性染色体数目异常综合征模式小鼠繁殖出健康后代。


XXY染色体


科学家们从基因不育的雄性小鼠身上培育出了健康的后代,为解决人类不育的常见遗传原因提供了一种可能的新途径。


1什么是性染色体数目异常综合征


我们的性别是由X和Y染色体决定的。通常,女孩有两个X染色体(XX),男孩有一个X和一个Y(XY),但在性染色体数目异常综合征的男性中会出现多一个额外的X或Y。三个而不是两个性染色体会破坏成熟精子的形成并导致不育。


其中Klinefelter综合征患者性染色体为XXY,即比正常男性多了一条X染色体。Klinefelter综合征的发病率相当高,男性新生儿中达到1.2‰。根据白种人的资料,在因不育而就诊者中约为1/20。额外的X是由于亲代减数分裂时X染色体不分离的结果。XYY综合征在男婴中的发生率为1:900。XYY核型是父亲精子形成过程中第二次减数分裂时发生Y染色体不分离的结果。


2三体染色体丢失现象让干细胞成为可育精子


8月17日发表在Science上的一篇研究文章中,英国FrancisCrick研究所和日本京都大学的科学家们合作发现了一种去除多余的性染色体来繁殖后代的方法。如果该发现可以安全地转移到人类,它最终可能让Klinefelter综合征(XXY)或双Y综合征(XYY)的男性不孕患者通过辅助生殖使用这种技术生育孩子。


研究团队从XXY和XYY小鼠获取耳朵的组织进行培养,收集称为成纤维细胞的结缔组织细胞。他们将成纤维细胞转化为干细胞,并注意到在这个过程中,一些细胞失去了额外的性染色体。这种现象研究人员称为三体染色体丢失(trisomy-biased chromosome loss,TCL)。用已有的方法,他们使用特定的化学信号来引导干细胞变成有可能成为精子的细胞。这些细胞进入宿主小鼠的睾丸后发育成成熟精子。然后,研究人员利用成熟的精子,通过辅助生殖,培育出健康、可育的后代。



实验流程


3该方法运用到人类身上的前景


第一作者Takayuki Hirota说:“我们的方法允许我们从不育的XXY和XYY小鼠培养可育后代。有一天,同样的方法是否可以用于三个性染色体男性的生育治疗,将是一件很有趣的事情。”


不仅仅是有趣,应用到人类身上成功的可能性很大,因为在初步实验中,研究小组发现,从Klinefelter综合征患者的成纤维细胞产生干细胞也会失去额外的性染色体。“三体染色体”丢失也适用于其他染色体,可以从一个唐氏综合症的小鼠模型生成整倍体的iPSCs细胞。它也可以从人类的三体综合征患者成纤维细胞产生整倍体细胞。该结果能克服其它三体表型相关的不孕症。


然而,在这种方法可以应用于人类之前,还需要进行更多的研究。Francis Crick研究所的组长,通讯作者之一James Turner解释说:“目前还没有办法在人体外形成成熟的精子。在我们的小鼠实验中,我们必须将可能成为精子的细胞注射回到睾丸中,帮助它们完成发育。但是我们发现这导致了一些小鼠受试对象的肿瘤。因此,在我们考虑用到人类之前,必须减少肿瘤形成的风险,或者在试管中发明一种产生成熟精子的方法。”

End

参考资料:1)Fertile offspring from sterile sex chromosome trisomic mice

2)New technique overcomes genetic cause of infertility


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