研究：人造精子和卵子或将成为可能
人类疾病遗传研究的助手——“人造精子”介导的半克隆技术
人类疾病遗传研究的助手——“人造精子”介导的半克隆技术■文/马晓颦模式生物因其细胞数量少、结构简单、遗传背景明确、容易培养等优点，在生命科学研究中占据至关重要的地位。
在众多常见的模式生物中，小鼠与人类的亲缘关系非常接近，其基因组与人类基因组高度同源。
因此，利用小鼠建立疾病模型已经成为研究人类基因功能和探索人类疾病分子机制最重要的手段之一。
“人造精子”技术由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的李劲松课题组于2012年首创。
2015年，该团队对其进一步优化，通过敲除雄性印记基因的两个调控基因，获得被称为“人造精子”的孤雄单倍体胚胎干细胞。
“人造精子”因其为单倍体细胞且能够在体外长期培养扩增的特点，易于进行遗传改造。
更重要的是，它能够代替精子在注入卵母细胞后支持胚胎发育，并最终稳定高效地产生携带特定遗传修饰的“半克隆小鼠”。
该技术自创立至今，已经为功能基因组的研究作出诸多贡献，并成功应用于印记基因功能的研究、胚胎关键发育基因的筛选以及基因组标签计划的开展。
最近，李劲松课题组及其合作团队再次发力，应用“人造精子”介导的半克隆技术，结合“基因魔剪”——CRISPR/Cas9基因编辑系统，实现了对小鼠骨发育相关基因的个体水平遗传筛选。
该研究的理论价值在于首次实现了小鼠个体水平骨发育靶向遗传筛选，为小鼠骨发育过程中关键基因的功能研究开辟了新的途径，为骨质疏松症的药物研发及临床应用提供了理论支撑。
基因修饰小鼠模型在基因功能研究、药物靶点的发现和临床前药效学评价等生物医学研究中具有不可替代的地位。
但是，由于小鼠具有二倍体基因组，如何在小鼠基因组中操控基因一直是小鼠遗传筛选，尤其是建立隐性遗传疾病小鼠模型的难题。
传统二倍体胚胎干细胞基因打靶的周期较长，将胚胎干细胞注入囊胚后得到的嵌合体小鼠需要通过杂交一到两代才能获得纯合后代。
对“人造精子”介导的半克隆技术的应用，研究人员则只需要将携带修饰基因的孤雄单倍体胚胎干细胞注入卵子，便能直接获得携带特定基因遗传修饰的半克隆纯合小鼠。
干细胞治疗无精症？人造精子都出来了!无精子症也能生娃-北联世纪3D精子体外培养
干细胞治疗无精症？人造精子都出来了！无精子症也能生娃-北联世纪3D精子体外培养在男性的不育症里，无精子症往往最令人困扰。
很好理解，没有精子，怎么孕育下一代呢？步入21世纪，科学家们在动物发育学领域取得了非凡成就，人造精子或卵子正在一步步变为现实。
近日，日本京都大学的研究人员在Cell子刊Cell Stem Cell上发表[1]：小鼠多能干细胞可以分化为有功能的精子，且这些精子能被成功地用于生产健康、可育的后代。
这为男性生殖细胞分化提供了新的可能生物技术能不能为无精子症患者提供新的治疗选择，还有待进一步研究。
也许在不久的将来无精子症的男性会通过人造精子，拥有自己的后代。
不过无精子症的各位大兄弟们也无需“放弃治疗”。
在当下，凭借现有的医疗条件，即便是无精子症，也还有希望拥有自己的孩子。
去年，我们接待了一对年轻的夫妻。
陈先生夫妇结婚5年，感情恩爱如初，性生活也一直很和谐，但女方始终没有怀孕，来到医院进行详细的生殖医学方面检查，结果男方被诊断为无精子症。
所谓无精子症是男性精液检测3次以上，经离心沉淀后显微镜检查均未发现精子，并且排除不射精或逆行射精的情况，这种情况使女方怀孕的几率为零。
陈先生夫妻双方垂头丧气，认为这辈子再也不可能生育属于自己的下一代。
但这对恩爱的夫妇最终还是拥有了自己健康的孩子，他们是怎么做到的呢？无精子症在男性不育中占有相当的比例，可分为两种情况。
一是睾丸组织失去了生成精子的能力无法产生精子或生精阻滞称为原发性无精子症或者非梗阻性无精子症，往往是由于睾丸发育不良导致睾丸无法产生精子，该类疾病的患者往往睾丸体积小。
二是睾丸可以产生正常的精子但是由于精子的输出管道出现问题，比如由于输精管发育不良、急慢性炎症或医源性的损伤等多种因素导致管道堵塞而无法使精子排出体外，称为梗阻性无精子症，在无精子症中占比达55-60%。
也就是说无精子症≠睾丸内没有精子产生，是指射出的精液内完全没有精子。
那么，无精症真的就无法逆转了吗??在一项最新的研究《In vitro reconstitution of the whole male germ-cell development from mouse pluripotent stem cells》中，研究员通过对小鼠的多能干细胞的体外重建，可以诱导和培养出整个雄性生殖细胞组（包括原始生殖细胞、精原细胞、以及精子）的发育。
医学伦理学案例分析报告示例
案件：2010年 1月9日，一个名叫“天使”(Angle)的小女孩来到人世。
她的诞生，除了给自己的父母带来欣喜和宽慰之外，也同时在医学界掀起了轩然大波。
这是因为，她还有另外一个更为人熟知和公认的称呼——“无癌”宝宝，这样的身份注定她既是人类生育医学的里程碑，也是一个人类生育伦理的挑战者。
由于有家族遗传史，马修不幸的遗传了BRCA- 1基因，这种基因极易变异为癌，尤其是女性，罹患乳癌或卵巢癌的几率高达80%，而男性患前列腺癌的几率为50%，他的亲人也都是因为患有癌症而早早的去世了。
正因为如此，所以他和妻子打消了要孩子的这个念头。
一个偶然的机会，他得知了一项新的技术可能完成他要孩子的这个梦想，于是他便和妻子抱着试试看的态度进行尝试。
他们很幸运，这次的尝试成功了，他们终于有了自己的“无癌”婴儿。
案例分析报告1.事件相关人物马修：本事件的主要人物之一，即婴儿Angel的父亲。
海伦：本事件的另一主要人物，即婴儿Angel的母亲。
与马修的感情很好，所以即使不能有孩子，对马修也不离不弃。
最后通过第三代试管婴儿技术，有了自己的健康宝宝。
保罗：一名医生，一直从事于第三代试管婴儿的研究，也是帮助马修夫妇挑选出无癌基因胚胎的关键人物。
Angel：即马修夫妇通过第三代试管婴儿技术得到的宝宝。
2．冲突的核心及观念基础本事件的矛盾主要是在于是否能在植入前基因诊断，并且进行改造。
如果不可以，那Angel 又应该怎样解释？如果允许的话，那么这种首开先河的做法会不会让今后胚胎筛选的底线逐渐放低，在生育前对孩子的相貌、智力、寿命等进行最佳基因组合，从而打开技术滥用的潘多拉之盒？现在，各类“设计婴儿”的技术层出不穷，人造子宫、人造精子和卵子等相关实验司空见惯，那么，当越来越多的非疾病生理特征相关基因被发现，当一个“定制婴儿”易如反掌的时代到来，人类将何去何从？从马修夫妇的角度考虑，爱心和科技共同制造了一个完美的答案，Angel的到来无疑是一个天大的喜讯。
人工合成生命的探索
人工合成生命的探索人工合成生命：从幻想到现实在许多科幻电影或小说中，人工合成生命常常被提及，作为人类掌握生命的终极目标。
在这些故事里，科学家们投入全部精力和资金去研究合成生命，最终成功创造出一种新型生命体，为人类带来了前所未有的骄傲和成就感。
然而，现实中的人工合成生命，离这种浪漫的幻想还很遥远。
科学家们一直在努力探索如何通过人工手段制造生命体，但是至今仍未达到理想的效果。
然而，科学家们并没有放弃追求这个目标，他们相信最终会创造出真正的合成生命。
本文将从不同角度探讨人工合成生命的探索历程，展示科学家们在这个领域的最新研究成果。
基因合成技术的发展基因合成技术可以说是目前人工合成生命的最前沿领域。
通过基因合成技术，科学家们可以单独合成DNA序列，进而合成蛋白质，实现对细胞生命活动的调控。
这种技术成为了人工合成生命的关键。
目前，基因合成技术已经取得了一系列重大突破。
比如，日本科学家团队利用基因合成技术创造出了全合成的嗜热纳米叶蜂毒素，这个化合物在抗癌、抗菌等方面具有潜在的应用前景。
美国加州理工学院的科学家们也在合成驱动安体拦截霉素基因时，成功避开了孟德尔定律的限制，创造了一种新的、非自然的基因。
这个基因可以帮助开发更加可持续的药物生产方式。
这些研究成果，表明人工合成生命已经离我们越来越近。
但是，在真正创造出完整的合成生命之前，科学家们还需要解决许多难题。
如何设计和合成细胞？生命的起源是如何开始的？科学家们普遍认为，掌握人工合成生命的核心，是要能够设计和合成细胞。
细胞是生命的基本单位，它具有自主分裂、自我修复和自我调节等能力，是现有生命体系中最复杂的部分之一。
科学家们目前正在尝试设计和合成简单的细胞，以期能够在未来扩展到更为复杂的生物体。
然而，设计和制造细胞是非常困难的，需要同时考虑多种复杂的生物学和工程学因素。
此外，生命的起源也是科学家们需要探索的问题之一。
生命究竟是如何开始的，目前仍然缺乏清晰的答案。
生命奥秘观后感
生命奥秘观后感《生命的奥秘》本书告诉我们今天地球上存在的百余万种动植物和微生物都是大自然几十亿年自然选择的结果，但是，如今生命科学已发展到人类可以按着自己的需要干预生命发展演变的时代，转基因技术将在更多领域为人类服务。
被称为人类灵魂的大脑，其功能还只开发了10%，科学家们正在试图破译人们的思维、记忆甚至意图，让读心术将从科幻走向现实。
人体科学研究将不段打破原有的禁区，开启人造器官、精准医疗、生命工厂的新时代，唤回灭绝物种也将不是不可想象。
近几十年生命科学有了飞快的发展，新理论、新观念、新技术层出不穷。
随着新世纪的到来，可以说生命科学的第三次技术革命已经开始，21世纪将是生命科学突飞猛进的时代。
自从地球上诞生生命以来，生物已经历了5次大灭绝，这5次大灭绝都是人类出现之前的天灾。
但是，新的第6次生物大灭绝正在悄悄地向我们袭来。
与前5次不同的是，这次生物灭绝可谓主要是“人祸”，是人类无节制地大发展和大开发的恶果。
这难道不该引起我们的警惕吗？这难道不应当让我们尽早地采取积极应对措施吗？毫无疑问，生命科学的利刃将是应对生物灭绝的有力武器。
生命科学新技术不仅可以帮助我们保护频临灭绝的物种，甚至它还可以让历史上已经灭绝的动植物起死回生，重新在地球上出现并繁衍发展。
翻开《生命的奥秘》，你就会相信这绝不是痴人说梦！基因和转基因不仅是生物科学的常用名词，也是不同人群关心的热门话题。
自从1953年确立了DNA（脱氧核糖核酸）的双螺旋结构后，生物学就从宏观进入了分子科学的新时代。
人们知道了地球上1百数十万种生物的生命奥秘就存在于位于DNA上的基因中。
基因组科学的建立与发展被认为是生命科学的第二次革命。
随着本世纪初人类基因图谱解析这一迄今最大生命科学工程的完成，为很多生命科学问题的研究打开了大门。
基因检测、基因掌纹、基因敲除、基因编辑等基因工程技术问题的研究已日益深入，并有了可喜的成果。
估计在10年内，可以用检测基因的方法来预防癌症和糖尿病；25年内，借助基因组合治疗将使包括癌症在内的多种疾病不再是不治之症；50年左右，可望用基因动物的器官来代替人类衰老损坏的器官。
突破性别枷锁中科院实现哺乳动物孤雄生殖
突破性别枷锁中科院实现哺乳动物孤雄生殖作者：来源：《科学大观园》2018年第21期中科院科学家研究突破性别枷锁，得到了世界上首只双父亲来源的小鼠，以及性状正常的双母亲小鼠。
数百万年来，精子和卵子的结合被认为是高等动物新生命诞生的必经之路，同样维系着人类种族的繁衍。
然而，人们心中固有的经典生殖规律可能会被打破。
中国科学院动物研究所胡宝洋研究员、周琪研究员和李伟研究员团队合作，通过对单倍体胚胎干细胞进行印记基因修饰并利用该细胞进行复杂胚胎操作的形式，得到了世界上首只双父亲来源的小鼠，以及性状正常的双母亲小鼠。
相关工作于10月11日以长文的形式在国际学术期刊《细胞干细胞》（Cell stem cell）上发表。
科学家们首先创造了“人造精子”：在实验室中，一颗小鼠的精子被注射到去除细胞核的卵子中，精子经历了卵子的重编程后华丽地变身为一种新型的干细胞——“孤雄单倍体干细胞”。
研究发现，孤雄单倍体干细胞既保持了胚胎干细胞的多能性和分化潜能，又同精子一样仅具有一套染色体。
更为神奇的是，科学家们利用孤雄单倍体干细胞成功地替代精子完成了卵母细胞受精的使命，繁育获得了后代。
那么，单倍体干细胞能否“性别逆转”，实现孤雄单倍体干细胞和孤雌单倍体干细胞之间的转换呢？然而要真正实现性别的“逆转”可不容易。
哺乳动物在进化过程中，为了区分精子和卵子，在各自的基因位置上进化出类似于“锁”一样的印记基因，而要想性别“逆转”，就要在印记基因上下功夫。
科学家们利用“基因编辑”技术改变了小鼠孤雌单倍体干细胞中两个被称为H19和IG的重要印记基因区域，这使得它们在基因形态上具有了精子的特征。
经过一系列“瞒天过海”的改造，来自雌鼠A的卵母细胞先被激活，之后完成了性别逆转，并被再次注射进来自雌鼠B的卵母细胞中。
“她们”最终突破了性别的束缚，获得了爱的结晶，成功地发育成为由两个雌性小鼠作为亲本的后代，哺乳动物的孤雌生殖已经在实验室中成为现实！然而更多人的关注点在于这种来源的个体是否健康。
生命研究新突破：女性身体培育“人造精子”
今苑 日 科■
体 ，半 数含 Ｘ 染色 体 。 在 实 验 室 环 境 中 ， 带 有 女 性
这一 次 的工 作 中 ，这个 过程 不 是在 经重 新 编程 后 ，诞 生 出世界 上第 一
Ｐ细 ｘ 实验 室 人工 完成 的 ，而 是把 精 原细 株 ｉ Ｓ 胞 ； 几乎 与 此 同 时 ，美 国 特 征 的ｘ 染色 体 的干 细胞 ，也能 够
造精子。当然 ，这样的人造精子和
然 而 ，美 国科 学家 利用 基 因芯 卵子 结合后 ，只能产 生 女性后 代 。 片 技 术 比较 了 ｉ Ｓ 胞 和 人 胚 胎 干 Ｐ细
不过 ，在现阶段的实验中，科
胚 胎 干细 胞 才 能最终 培育 出人 造 精
Ｙ 把 不 同科 学家 的研 究 努力 结合 细胞 之 间基 因表 达 的情 况 ，发现 其 学家 观察 到 ，只 有携 带ｘ 染色 体 的
基 因组 中 ， 若 一旦 子 ” ，我们 的社 会伦 理 是否 能接 受 倘
插 入 有误 ，那 么有可 这 样 的技术 ？正如 有人 质 问 的那 样
能导致癌 症发作 的后
果。
“ 谁还 需 要男 人和 女人 ？现 在 只 需
要 人造 子 宫 ，我们 将会 彻 底 改写 人 目前 ， 科 学 家 类 生殖 方 式 。 ”
就重 归 为２ 对 。 ３
一
ｉＳ 胞 是 体 细 胞 克 隆 技 术 的 Ｐ细
我 们 知 道 ， 男 性 和 女 性 的 区
种新发展 。普通的体细胞克隆技 别 在 于 ，男性 携 带ｘ 染色 体 ；而 女 Ｙ
性 携 带Ｘ 染色 体 。而 精子 细胞 只 带 Ｘ
精 原细 胞 只有 经过 减 数分裂 ，
人造精子将“造”出一个“女儿国”
此外 ， 也有人担心 ， 用干细胞培育 出
骨 髓 干 细胞 可 分 化 为 精 原 干 细胞
中提取 出干细胞 ，然后将其放入 实验容 的精子细胞并不安全。 国设菲尔德大学 英 “ 我们应当谨慎一些。在处理 器里培育 ， 在化学营养液 的作 用下 ， 经过 教授穆尔说： 干细胞过程 中， 可能会 出现永久性 的基 因 培育 的干细胞逐 步转化成 了与精子细胞
根据纳耶尼 的理 论 ，撇开 男性 在繁 种辅助生殖方 式 ，它其 实是一种没有 衍后代 中扮 演的 角色 ，理 论上从女 性的 办 法的办法 ， 是人类在不 断完善 自身 、 攻 骨髓 干细胞 中也可培 育 出人造 精子 ， 如 克缺 陷过程 中的一种有益的尝试 。 此～来 ， 男人 似 乎 变 得 可 有 可 无 了 。 “ 女 批评者说 ，如果这项研 究取得成功 ，
而将变异 的细胞移入人体是很不安 相似 的精原干细胞 的想法 ，是 可以实现 变异 ， 的， 因为干细胞通过培育 ， 完全 能形 成精 全的。” 李瑶教授也表示 了赞 同， 任何物种 原细胞、 单细胞或神经细胞等。目前 ， 在科 的繁衍都离不开母体 ， 尽管科学实验室在 研上 ，人们已经很 好地 掌握 了精原细胞、 不断地模拟母体环境 ， 但实际上任何细微
的 一 种
上 海复旦大学 生命科学院遗 传研究 有一定 的怀疑。她强调 ， 在小鼠实验上获
纳 耶 尼 的 理 论 其 实是 人 类 辅 助 生 殖 所 的李瑶教授也对纳 耶尼教授 的理论持
纳耶 尼教 授 的理 论 有科学 依据 吗？ 得 成功 ，是 因为纳耶 尼教授选 用的是胚 在学界有这样一 种看法 ， 那就 对于人类的繁衍意味着什么？为此 ， 国家 胎干细胞 ， ９ ３重大基础研究规划项 目首席科学 家、 是 胚胎 干细 胞 的分 化 能 力 最 强 ！ ７ 国家８３ ６ 生物工程 技术主题专 家组副组
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
研究：人造精子和卵子或将成为可能
Scientists use skin cells to create artificial sperm and eggs
Scientists have made primitive forms of artificial sperm and eggs in a medical feat that could transform the understanding of age-related diseases and fertility problems.
科学家已于近日制造出人造精子和卵子的雏形。
这一医疗壮举有望转变人们对于年龄相关疾病和生育问题的认识。
Researchers in Cambridge made the early-stage sex cells by culturing human embryonic stem cells under carefully-controlled conditions for a week.
剑桥大学的研究人员选取了人类胚胎干细胞，在严格控制实验环境的情况下通过一周的试验，终于培育出早期的生殖细胞。
They followed the success by showing that the same procedure can convert adult skin tissue into precursors for sperm and eggs, raising the prospect of making sex cells that
are genetically matched to patients.
在取得初步成功后，研究人员认为同样的程序能够将成人皮肤组织培育成精子和卵子的前体细胞。
应用这一研究成果则有望培育出与不孕不育症患者基因相匹配的生殖细胞，治疗不孕不育症的前景也因此被看好。
The cells should have the potential to grow into mature sperm and eggs, though this has never been done in the lab before. The next step for the researchers will be to inject the cells into mouse ovaries or testes to see if they fully develop in the animals.
科学家认为，尽管这项研究还从未在实验室中完成过，但他们相信这些早期生殖细胞能够成长为成熟的精子和卵子。
研究项目的下一步，将是把早期生殖细胞注射到实验小鼠的生殖器官中，并观察它们能否发育完全。
British law prohibits fertility clinics in the UK from using artificial sperm and eggs to treat infertile couples. But if the law was revised, skin cells could potentially be taken from patients and turned into genetically identical sperm or eggs for use in IVF therapies.
英国法律禁止生育诊所使用人造精子和卵子对不孕不育夫妇进行治疗。
但是如果对法律进行修订，就可以将病人的皮肤细胞转化为与其基因相同的生殖细胞，之后则采用试管婴儿疗法。
Skin cells from a woman could only be used to make eggs because they lack the Y chromosome. Those from a male might theoretically be turned into eggs as well as sperm, but Azim Surani, who led the work at the Gurdon Institute in Cambridge, said that on the basis of current knowledge, that was unlikely.
理论上讲，由于女性皮肤细胞没有Y型染色体，只能用来制造卵子；而男性皮肤细胞既可
以转换成卵子，又能成为精子。
此次研究由剑桥大学古尔登研究所（the Gurdon Institute）的阿齐姆·苏伦尼（Azim Surani）领导。
但他表示，在现有的医学基础上，这一想法还很难实现。
Researchers have made sperm and eggs from rodent stem cells before but have struggled do the same with human cells. In 2012, Japanese scientists created mouse eggs from stem cells and used them to make baby mice. Three years earlier, scientists at Newcastle University claimed to have made human sperm from stem cells, but their scientific paper was retracted amid allegations of plagiarism. In 2002, US researchers produced male and female mouse pups from male stem cells.
研究人员先前曾用啮齿动物的干细胞制造精卵，但在人类细胞相关研究的过程却无比艰难。
2012年，日本科学家利用老鼠干细胞培育生殖细胞，并以此繁衍出新生老鼠。
2009年，纽卡斯尔大学（New castle University）的科学家就声称用人类干细胞培育出了精子，但所发论文涉嫌抄袭，被迫撤回。
而早在2002年，美国科学家就用雄性老鼠干细胞培育出小老鼠。