人造精子

人造精子

人工精子並不是人為製造的精子,只是將人體的精原幹細胞用科學的技術提取出來,在體外的環境裡培育成精子,最終和卵子結合完成受精的過程。人造精子同時也是一項能讓女性獨立生育的技術。科學家從男性或女性身上提取骨髓細胞,分離出了幹細胞,然後將這些幹細胞培育成“人造精子”,成熟的女性“人造精子”將可以和卵子進行試管授精,生育繁衍後代。這意味著從理論上來說,利用女性的骨髓細胞產生的“人造精子”,但此舉亦引發了巨大的爭議和質疑。2015年7月,中國科學家利用人工精子,中國科學家成功繁殖出了“半克隆”小鼠。但種人工精子沒有尾巴,無法遊動。

基本信息

概況

女性“人造精子”技術

(圖)人造精子人造精子產生過程

只有男性才會生產精子,然而英國紐卡斯爾大學的科學家卻計畫從女性骨髓中提取幹細胞,培育女性“人造精子”。

英國科學家已經提出了實驗申請,一旦獲得批准,英國科學家將在5年內培育出成熟的女性“人造精子”。2013年起,女性在完全不需要男性參與的情況下,就能獨自繁育後代。由於該技術能夠使女性完全不依賴男人而“單性生殖”,獨自繁衍生子。所以這項先鋒性技術也引發劇烈的倫理爭議。

但負責此項目的納耶尼亞教授稱,他並沒有任何意圖讓女性“人造精子”和一枚人類卵子進行授精。如果科學家要進行這樣的人工授精實驗,必須要先得到英國人類授精和胚胎管理局批准才行。

如果他們將來真能通過女性骨髓細胞培育出成熟的“人造精子”,並將它們用於孕育後代,那么這些“人造精子”也只能生出女兒,因為通過女性細胞培育的“人造精子”中將缺少生育男孩所必需的Y染色體。

男性“人造精子”技術

英國紐卡斯爾大學教授卡里姆·納耶尼亞和他的同事們已經掌握了通過男性骨髓細胞培育“人造精子”的技術。在實驗中,納耶尼亞教授的研究小組從男性志願者身上提取出了一些骨髓組織,並從中分離出了幹細胞,然後科學家又將這些幹細胞培育成精原細胞。對於大多數男性來說,他們體內的精原細胞最後都能自然發展成為成熟的精子。

實驗室中培育出來的精原細胞尚未發育成為精子,但這一研究成果卻讓科學家們激動萬分,因為他們相信,最多花3、5年時間,他們就能讓實驗室中的精原細胞發展成為成熟的精子。

利用人類胚胎幹細胞造出人造精子

通過顯微鏡觀測,科學家清晰地看到了這種人造精子有頭和尾,並能像正常的精子一樣遊動。通過顯微鏡觀測,科學家清晰地看到了這種人造精子有頭和尾,並能像正常的精子一樣遊動。

英國科學家首次利用人體幹細胞造出人造精子,這將為治療男性不育症帶來希望,不過這一最新成果也帶來了巨大的道德和倫理爭議。醫學專家估計這項最新科學成就可能最早在5年內就會被用於體外受精診所,屆時可以使成千上萬的不育男性擁有自己的“基因”兒女。而這僅需要患者的一小點皮膚組織即可。

英國紐卡斯爾大學的科研人員致力於人體幹細胞研究,並且首次造出人造精子。生物學家卡里姆調製出一種化學物質和維生素構成的“雞尾酒”,在這種“雞尾酒”培養環境下,人體幹細胞轉變成精子。幹細胞是一類具有自我複製能力(self-renewing)的多潛能細胞,在一定條件下,它可以分化成多種功能細胞,醫學上稱為“萬用細胞”。幹細胞的發育受多種內在機制和微環境因素的影響。目前人類胚胎幹細胞已可成功地在體外培養。最新研究發現,成體幹細胞可以橫向分化為其他類型的細胞和組織,為幹細胞的廣泛套用提供了基礎。

通過顯微鏡觀測,科學家清晰地看到了這種人造精子有頭和尾,並能像正常的精子一樣遊動。卡里姆教授表示相信這種人造精子能夠使卵子受孕,並能製造出健康的小寶寶。卡里姆教授還將進行進一步研究,以確定該項成果的安全性,並申請監管部門許可,利用人造精子開展實驗室人工受孕研究。

製造出人造精子的幹細胞取自於生命最初階段的胚胎,但是科研人員希望能夠利用男子的皮膚組織製造出人造精子。那就需要把皮膚組織細胞置於特定的培養環境中,讓其生物鐘調整到胚胎幹細胞的狀態,然後再轉化成精子。

通過體外受精技術,人造精子可以植入到卵子之中,那樣不孕男子就可以擁有自己的骨肉了。不過英國法律禁止用實驗室產生的人造精子和人造卵子進行體外受精。科研人員認為有必要對此進行調整。醫學人員也相信這項最新成果也有助於人們更好地認識和研究不孕不育症。認識到精子產生過程的缺陷,可以幫助醫學專家研製出能夠提高懷孕幾率的神奇藥物。

研究歷史

人造精子研究由來已久

(圖)首次利用人造精子育出老鼠首次利用人造精子技術育出老鼠

幹細胞研究的一個新趨勢是希望將幹細胞誘導分化為精子或卵子,因而人造精子和人造卵子成為一個新的研究熱點。人造精子研究已經持續了十幾年的時間。

1994年,美國賓夕法尼亞州大學獸醫學院的研究人員發展了在小鼠間移植精原幹細胞的方法。1996年,科研人員將健康雄性老鼠的冷凍精原幹細胞,植入了不能生育的雄性老鼠體內之後,後者順利產生了精子。但是此後數年間,人造精子研究進展不大。

直到2003年初,日本的一個科研小組宣布,他們成功地把實驗鼠的胚胎幹細胞變成了精子細胞。

2004年,美國哈佛醫學院喬治·戴利領導的一個科研小組報告說,他們用雄性老鼠的胚胎幹細胞培育出精子細胞,並且把這些精子細胞注入了卵子。這也是首次使用人造精子使卵子受精的報導。同年,新加坡科學家培育出魚的精原幹細胞,並從中培育出了活的成熟魚精子。

2004年4月22日,權威科學雜誌《自然》公布了令人震驚的訊息:日韓科學家利用兩隻雌性老鼠未受精的成熟卵子重組培育出了一隻沒有“父親”的單性老鼠,並取名“輝夜姬”。

中國的人造精子研究

中科院動物研究所計畫生育生殖生物學國家重點實驗室韓春生研究員領導的研究小組長期從事人造精子研究,他們在《生命科學前沿》雜誌上發表論文提出,小鼠精原幹細胞與胚胎幹細胞在自我更新調節方面具有共同的機理。由於精原幹細胞是成體中唯一向精子定向分化的幹細胞,因此利用它培育出成熟精子的成功率可能更高。他們正在研究直接利用精原幹細胞培育精子。

日本在試管中培養出精子

日本科學家2011年3月在試管中培植出健康精子,實現了關於男人不育研究的突破性進展。這個研究結果將幫助數百萬不育男性實現他們的“父親夢”。這次試驗的對象為小老鼠,研究人員首先從老鼠體內取出薄薄的睪丸組織,然後將該組織加進蛋白質和其他食物的混合物中,從而為人工精子提供營養,供它“成熟”。最後研究人員利用試管受精技術將“成熟”的人工精子放進受精卵中,結果很令人驚喜,12隻小老鼠出生了,而且跟正常的小老鼠沒什麼兩樣。但橫濱大學(YokohamaCityUniversity)研究員TakehikoOgawa博士強調,雖然順利的繁殖出小老鼠,但是小老鼠其他方面的健康還需要觀察。 科學家也研究卵子的形成過程,希望從中可以發現精子的形成過程以及造成男人不育的其他原因。雖然這次人工精子的成果只是研究歷程中的一小步,但意義卻十分重大,因為它在未來會幫助更多的不育男性產出正常的精子。研究人員同時也表示,他們會將這次研究深入進行下去,讓這次研究出的組織能夠產生出更多成熟健康的精子,真正實現男人們的“父親夢。

科學意義

解決男性不育症

(圖)人造精子人造精子實驗操作

從發育生物學的角度看,不孕症可能是卵子發育不正常或者精子發育不正常導致的,“人造精子”有利於修正和彌補精子發育中的缺陷。理論上講,可以在體外把一個成熟的卵細胞和一個有功能的精子放在一起,它們可以自動結合,或者通過顯微注射的方式在體外與卵子結合。

人造精子技術對於如何治療男性不育症,其一:可以通過手術的方法分離病人的精原細胞,在實驗室中設法使這些精原細胞產生具有生殖功能的精子,再將這些精子植入到患者體內或直接冷凍保存,以便擇期將妻子的卵子取出進行體外受精;其二,人類還可能通過核移植的克隆技術生產出攜帶有不育男子的遺傳物質(DNA)的胚胎幹細胞,這些胚胎幹細胞再經過培育,生產出人造精子。解決這一系列問題,將能用於治療男性不育症。

同性戀者可以有自己的孩子

評論界警告說,此研究還處於初級階段,還需要多年的臨床實驗才可用於治療。他們還擔心這種人造卵子和精子出生的孩子會有嚴重的健康問題。而且,從女人那裡製造的人造精子只能生女孩。這是因為女性精子缺少生男孩的Y染色體。英國社會目前出現了越來越多的同性戀夫婦或者是選擇獨身的單性家庭。他們都希望能夠通過“人工精子”等幹細胞技術,讓自己獲得親生骨肉。他們認為這樣不僅不會違背倫理道德,相反更能夠建立一個穩定的現代家庭。

倫理爭議

讓男人顯得多餘

(圖)納耶尼阿教授將人造精子細胞注入老鼠卵細胞中納耶尼阿教授將人造精子細胞注入老鼠卵細胞中

這一研究在科學界和倫理學界引起了巨大的倫理爭議,批評者們認為,“人造精子”技術已經超越了人類道德的底線,因為這意味著女性也可以變相生產“人造精子”,從而使男人完全成為多餘——未來社會的女性完全不需要男性參與,就能夠單性孕育後代。

由於類似的科技將來也能幫助不孕婦女培育出“人造卵子”,這意味著將來的孩子可以通過完全人工的方式——讓“人造精子”和“人造卵子”受精而孕育出來。此外,該科技還能讓同性戀夫婦生育出擁有他們各自基因的後代,譬如通過這一方法生育出來的孩子,可能會同時擁有兩個女性的基因。該科技可說是除了克隆技術外,又一個將使男人顯得多餘的科技。

嚴重缺陷

女性“自產”的將全是女嬰:由於女性細胞中缺乏生育男孩所必需的Y染色體,所以通過女性“人造精子”生育出來的後代將全部是女嬰。男性和女性都有23對染色體,其中22對染色體是相同的,男性的第23對染色體是X和Y染色體,而女性是XX染色體。從男性骨髓幹細胞中提取的精子細胞帶有X和Y染色體,而女性都是X染色體,所以女性精子細胞與一個卵子結合後,只能發育成女孩。而男性精子細胞與卵子結合後,孩子的性別就是隨機的。

後代能否接受父母

此外,由“人造精子”和“人造卵子”產生的後代,他們是否能夠坦然接受自己的父親或者母親竟是實驗室里製造出來的一堆細胞,這同樣也是一個問題。英國“基督教協會”官員邁克·賈奇稱,只有異性夫婦生育的孩子,才能擁有最佳的成長環境和心理健康。賈奇說:“因為孩子的生活中需要男性榜樣和女性榜樣,確實,有些孩子由於各種原因都是在單親家庭中長大的,但如果你故意製造這樣的單親家庭孩子,那從道德上來說是絕對錯誤的。”

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