日本的一个研究团队成功从雄性细胞中去除 Y 染色体，并进一步培育出了由雄性小鼠克隆而来的雌性小鼠。目前，这项研究已经以预印本形式发表于 bioRxiv，但尚未经过同行评审。
这项研究的成果或颠覆科学家对生殖的传统认识，参与领导研究的生物学家石内崇（Takashi Ishiuchi）表示，“在我们的研究领域，一直存在一个根深蒂固的观念，那就是繁殖必须同时有雌性和雄性参与。现在我认为，我们或许能够改变这种认识。”同时，石内崇和日本理化学研究所生物资源研究中心研究员俣野省吾（Shogo Matoba）还希望，这项技术未来能够用于拯救濒危物种。
石内崇表示，团队的灵感来自一种名为冲绳碎石虾虎鱼（Okinawa rubble goby）的鱼类。这种鱼在特定情况下能够改变性别：如果种群中没有雄性，一些雌性就可以转变为雄性，从而与其他雌性交配；雄性同样也能转变为雌性。
对于濒危物种保护来说，这项能力非常有用。此外，实验室也曾意外出现过类似现象：2009 年，研究人员报告，他们用雄性小鼠细胞克隆出 27 只小鼠，其中意外诞生了一只雌性小鼠。
当一个物种的数量下降到极低水平时，科学家有时会尝试通过克隆来增加个体数量。但问题在于，克隆过程技术复杂、效率不高；克隆产生的是遗传信息几乎完全相同的个体，后代也因此更容易受到疾病影响。
通常来说，克隆只能复制原个体已有的遗传信息。如果克隆的是雄性动物，得到的通常也只会是雄性。假设一个物种最终只剩下雄性个体，那么单纯继续克隆雄性，并不能真正解决繁殖问题。
因此，石内崇一直在尝试通过改变细胞染色体来绕过这一限制。哺乳动物的 DNA 以成对染色体的形式存在，其中包括一对性染色体。通常情况下，雌性的性染色体为 XX，雄性则为 XY。决定哺乳动物雄性发育的关键之一，就是 Y 染色体。石内崇和同事开发了一种基于 CRISPR 的工具，用来清除 Y 染色体。他们的方法会靶向 Y 染色体上的一个关键区域，这一区域负责确保细胞每次分裂时，新的子细胞都能继承 Y 染色体。
研究人员把这项技术命名为 Y-CUT。当他们在早期小鼠胚胎中测试 Y-CUT 时，发现这种方法确实能够清除 Y 染色体。随后，研究人员将处理后的 XY 胚胎移植到代孕母鼠体内，最终出生的却是雌性幼鼠。研究团队将这一过程称为“性别逆转”。这些雌性小鼠的性染色体并不是通常的 XX，而是 XO，也就是说，它们只有一条 X 染色体。不过石内崇和俣野省吾表示，这似乎并没有对小鼠造成明显影响。它们能够正常长大，身体健康，而且具备生育能力。
在第二项实验中，研究人员进一步发现，Y-CUT 还可以用来把雄性小鼠克隆成雌性。标准的动物克隆通常会从成年动物的细胞中取出含有 DNA 的细胞核，再将其植入一个已经去除自身遗传物质的卵细胞中。在适当条件下，这个细胞随后可以发育成与原始供体遗传信息几乎完全相同的动物。
俣野省吾和同事采用了类似的方法。他们先获得大量克隆细胞，然后利用 Y-CUT 处理其中一部分，再将这些细胞用于产生胚胎，并移植到代孕母鼠体内。最终，研究团队成功利用雄性小鼠的细胞培育出了雌性克隆鼠。
俣野省吾表示，除了缺失 Y 染色体之外，这些雌性小鼠与最初的雄性供体在遗传上几乎完全相同。在另外一些实验中，研究人员还成功利用经过冷冻保存的雄性细胞培育出雌性克隆鼠。更重要的是，由同一雄性来源产生的雄性和雌性克隆鼠，还能够互相交配，并生下健康的后代。这一结果意味着，Y-CUT 未来或许可以和“冷冻动物园”结合使用。所谓“冷冻动物园”，是指将不同动物物种的细胞和组织长期低温保存起来的生物资源库。借助 Y-CUT，科学家理论上可以从其中保存的雄性样本中，进一步制造出雌性个体。
这项技术的用途并不局限于物种保护。沃德说，“它未来也可能被用于培育基因工程动物。”对于需要进行多处基因编辑的实验动物来说，培育过程往往耗时又昂贵。如果能够直接从某个经过复杂基因编辑的雄性动物中，同时获得雄性和雌性克隆个体，就可能帮助研究人员节省大量时间和成本。
当然，Y-CUT 远非完美。目前，这种方法仍然需要使用去除细胞核的卵细胞，而这些卵细胞必须来自同一物种的雌性，或者至少来自亲缘关系非常接近的物种。因此，如果一个濒危物种最后只剩下雌性个体，Y-CUT 本身并不能解决问题。
这项技术之所以能在小鼠身上取得较好效果，还有一个特殊原因：XO 雌性小鼠依然具备生育能力。但这一情况并不适用于所有哺乳动物。不过，近年来出现的其他生殖技术，未来可能与 Y-CUT 形成互补。比如，在2023 年，大阪大学的林克彦（Katsuhiko Hayashi）和同事曾证明，他们能够把雄性小鼠的细胞转化为卵细胞。借助这一方法，研究人员最终培育出了拥有“两位父亲”的小鼠。而同样的技术，也可能为 Y-CUT 提供所需要的去核卵细胞。
同时，石内崇还在研究另一种方法：向细胞中额外加入一条 X 染色体，从而得到 XX，而不是 XO。这样做或许能恢复某些物种雌性个体的生育能力。
另一方面，如果科学家面临的情况恰好相反，比如一个物种只剩下雌性，但需要制造雄性，也可能存在其他解决办法。几个月前，山梨大学的若山沙耶香（Sayaka Wakayama）及其同事证明，他们可以将大鼠的染色体插入小鼠细胞中。诺瓦克认为，类似方法未来或许可以用于制造带有 XY 染色体的雄性胚胎。
此前，一个保护团队曾利用上世纪 80 年代保存下来的细胞，克隆出一只雌性黑足鼬。诺瓦克表示，这只雌性个体拥有极高的保护价值。但问题是，一只雌性一生只能产下有限的几窝幼崽。相比之下，如果能够克隆出一只雄性，它一生可能参与数十窝后代的繁殖，因此会更有价值。
https://www.technologyreview.com/2026/08/12/1141768/scientists-just-created-female-clones-of-male-mice/
热门跟贴