通过让睾丸产生另一父亲精子 不育雄性可变为"代父"


转自科研圈

一项最新研究先通过基因编辑使动物不育,再对其进行精原细胞移植,使它们产生的精子只携带供体动物的优良基因。这项技术如果能够投入应用,将对畜牧业带来极大的帮助。

华盛顿大学生殖生物学家 Jon Oatley 在给一头山羊“代父”喂食。图片来源:Bob Hubner, Washington State University

科学家们首次将猪、羊及牛成功改造成“代理父亲”,这些动物产生的精子不携带自己的基因,而只携带供体动物的遗传信息。这项技术突破9月14日发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)。

来自华盛顿州立大学的生殖生物学家 Jon Oatley 带领的研究团队借助基因编辑技术 CRISPR-Cas9,去除“代父”(surrogate sires)胚胎中负责雄性生育能力的基因片段。这些代父在出生后表现出了不育性状,而在研究团队对其睾丸进行干细胞移植后,它们开始产生精子。检测发现,代父产生的精子中仅表现出了干细胞捐赠生物的基因性状。该研究中的基因编辑技术针对的是诸如不育在内的物种自然缺陷。

该研究历时6年,由来自华盛顿州立大学、犹他州立大学、马里兰大学及英国爱丁堡大学的罗斯林研究所(Roslin Institute)的研究者合作完成。研究团队使用 CRISPR-Cas9培育出缺失NANOS2基因的小鼠、猪、山羊及牛。NANOS2与雄性生育能力有关,缺少该基因的雄性动物能够健康生长,但会表现出不育性状。因此,植入了来自其他动物的精原细胞(即产生精子的干细胞)后,这些生物开始生产源于供体细胞的精子。

研究证实,这样的代父能够生产活性供体精子。由小鼠代父提供精子产下的后代携带供体小鼠的基因。其他大型动物还没有完成繁育。Oatley 实验室正在为下一步的研究改良干细胞移植程序。

该技术将有助于提升培育具备优良性状牲畜的速度,提高食物生产的水平,使之适应日益增长的世界人口。此外,通过这项技术,偏远地区的育种人员能更轻松地获得其他地区优良种群的基因材料;该技术还有助于对难以进行人工授精的生物(如山羊)进行精确培育。Oatley 表示:“通过这项技术,我们能更好地培育出