《生命科学》 2012, 24(10): 1071-1074

可长期培养的“人造精子”——记小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞的建立

施霖宇

(中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，上海 200031)

摘　要：

  大自然之所以呈现出丰富多彩是在于它所孕育的生命具有多样性。很多高等生物往往是以二倍体的形式存在。在其生命周期中，通过减数分裂的方式随机生成多种单倍体的配子，并且通过精卵结合的方式形成双倍体从而开始新的生命历程，这种有性生殖的方式能有效提高种群中基因库的多样性，也增加了子代适应自然选择的能力，因此对于种群的生存和繁衍有着极大的好处。

    

  但与此同时，也给全世界研究基因功能的科学家带来不小的麻烦。因为在具有二倍体基因组的复杂生物中，如果只对其细胞的一条等位基因进行改造，在很多情况下最终会被另外一条未操作过的等位基因所干扰，无法获得理想表型，因此也限制了很多生物医学模式生物的遗传操作和基因筛选。为了克服这一困难，在鱼类中，科学家对斑马鱼进行了单倍体育种，可应用于基因筛选[1]；青鳉鱼(Oryzias latipes)单倍体多能干细胞系也已于近期建立，并且注入卵细胞中，能够获得后代[2]。但是，在更为高等的哺乳动物中，单倍体细胞由于其发育的兼容性较差，虽然单倍体细胞在小鼠孤雌和孤雄胚胎的卵圆柱期(egg cylinder)能被观察到，但是胚胎中大部分细胞最终将变为双倍体[3-4]。所以在正常的个体中，除了发生减数分裂的生殖细胞以外，绝大部分细胞均为双倍体。然而，哺乳动物的单倍体生殖细胞，譬如精子和卵母细胞，由于结构和功能已特化，无法在体外长期稳定扩增培养，也就无法进行基因操作和筛选。因此，人们迫切地需要寻找并建立哺乳动物的单倍体细胞系。