【劲爆科学突破!科学家造出"双爸小鼠",改写生命法则!】科学家居然用两个'鼠爸爸'造出了健康小鼠!这不是科幻片!"
一个小型研究团队报告了一项惊人的成果:他们成功培育了一只来自双亲的小鼠,并将其培育成健康的成年小鼠。他们的研究揭示了一系列基因改变,这些改变可以克服通常阻碍小鼠发育的印迹障碍。
多年来,各个领域的科学家一直试图弄清楚仅有父系的 DNA 如何能够维持哺乳动物生命的各个阶段。
什么是生物基因组印记?(Genetic Imprinting) 生物印记是一种遗传的基因表达模式。它涉及某些基因的开启或关闭,取决于它们是来自父亲还是母亲。
基因组印记是个体中只有一个基因拷贝(来自母亲或父亲)表达,而另一个拷贝被抑制的过程。与影响遗传基因表达能力的基因组突变不同,基因组印记不会影响DNA序列本身。
相反,在卵子或精子形成过程中,基因表达被表观遗传学添加到DNA中的化学标签沉默。印记基因上的表观遗传标签通常会在个体的一生中保持不变。
想象你的基因像乐高说明书——有些步骤必须用妈妈给的说明书,有些必须用爸爸给的,混着用就会拼出错!这就是"基因组印记",相当于父母基因的"防伪标签"。
科学家20年都想不通:为啥哺乳动物像手机充电器——少了妈妈基因这个"插头"就充不进电?这次中国团队找到了7个关键"作弊码"(基因修饰),硬是把两个爸爸的DNA"焊"成了正常小鼠!
研究人员发现,如果调整这些印记基因的选择,就可以为独特的生殖壮举打开大门,例如仅从父系细胞开始的胚胎。
“这项工作将有助于解决干细胞和再生医学研究中的一系列限制,” 中国科学院的李伟解释道。
在这种情况下,科学家们集中精力研究已知控制胎儿生长和活力的 DNA 关键部分。
怎么做到的? 就像修电脑时同时按Ctrl+Alt+Del——研究者删除了7个阻碍发育的"错误弹窗"(印记基因),让两组雄性染色体像阴阳调和的中药方子,终于熬出了健康小鼠宝宝!
这对生物学意味着什么 当小鼠胚胎以正常方式形成时,父系和母系DNA会结合在一起。这种结合产生了精确平衡的印迹基因。
在仅有父系的胚胎中,某些与生长相关的基因可能会受到过度刺激,但研究小组能够选择性地修改它们,以便这些胚胎能够成熟。
“这些发现提供了强有力的证据,表明印记异常是哺乳动物单性繁殖的主要障碍,”该研究的共同负责人周琪说。
通过重新设计有问题的基因区域,研究人员使得两组雄性染色体能够支持一只正在发育的小鼠。
治疗理念 人类的许多遗传和代谢疾病都源于印迹错误。科学家们一直在思考,这里使用的策略是否能够适用于纠正导致人类疾病的印迹问题。
一个潜在的靶点是KCNK9 ,它与Birk-Barel综合征有关。对这些印迹位点进行精准的基因编辑,或将有助于设计出针对这些罕见疾病的改良疗法。
实际上,这些想法可能需要一些时间才能实现。小鼠模型通常是研究印迹如何影响发育的第一步。
科学家对恢复正确的印记模式了解得越多,他们就越有可能解决某些医疗状况。
基因印迹的含义 修改后的印迹基因不仅使双父小鼠能够存活至成年,而且还提高了在此过程中使用的干细胞的效率。
研究人员报告称,这些经过改造的胚胎干细胞发育成足月幼崽的可能性比未经改造的细胞高出两倍。
这种发育稳定性的提高可能会改变科学家对克隆的研究方式。目前,克隆动物通常存活率低,且存在严重畸形,部分原因是印记缺陷。
提前修复印记错误可能会使未来的克隆方法更加可靠,特别是对于灵长类动物等复杂的哺乳动物。
伦理考量 人们经常会问,这些方法如何扩展到人类。
根据国际干细胞研究学会(ISSCR)的指导方针,可遗传基因组编辑目前不允许用于人类生殖目的,因为它被认为是不安全的。
在考虑将这些方法应用于人体之前,研究人员仍在动物模型上进行验证。参与这项研究的研究人员仍保持谨慎。
虽然“有两个父亲的老鼠”已经成为头条新闻,但将类似的方法推广到人类身上则是一个更大的飞跃。
重点仍然是揭示印迹基因如何发挥作用,以及如何通过有针对性的干预措施来治疗与印迹相关的疾病。
下一个问题 现在最大谜题:这些"双爸小鼠"会不会有隐藏技能?它们的免疫力/生育力会不会像游戏里的隐藏属性?科学家正在疯狂测试中...仍有空间去探索如何最好地改进这些遗传策略以提高存活率并减少并发症的机会。
专家们还在研究未来的动物模型,以观察当印记被改变时,胎盘差异、器官发育或免疫反应是否会发生细微的变化。
一些人预见,通过这些方法收集的数据将影响下一代基因编辑研究。
正在进行的研究表明,我们需要谨慎行事。长寿、生育能力和正常生理等问题需要更深入的评估。
尽管如此,科学家们仍然认为,将这些见解应用于改进克隆技术并加强胚胎干细胞研究具有重要价值。即使是部分解决方案,也能为医疗环境中细胞和组织再生提供更安全的方案。
知识卡片: 1️⃣ 基因组印记=父母基因的"使用说明书"标签 2️⃣ 突破点:修改7处标签让雄性DNA单独工作 3️⃣ 应用:未来或可治疗印记相关的遗传病 4️⃣ 限制:目前成功率仅20%,人类禁止尝试
总结: 普通小鼠:爸妈爱情结晶 实验小鼠:两个爸爸的科技与狠活
这一突破是由中国科学院的李伟和该院的周琪领导的,中山大学的合作者也做出了贡献。 该研究发表在《细胞干细胞》杂志上。