在上海一间安静的实验室里,一项科学里程碑悄然达成。研究人员首次成功仅使用父系DNA培育出了可育的成年哺乳动物——小鼠。没有卵子,没有母亲。只有两个精子供体、七个关键的基因开关,以及一次非凡的表观遗传工程壮举。
这项由上海交通大学团队完成、发表于《美国国家科学院院刊》的研究,突破了生物学中长期被认为不可逾越的界限。
打破自然法则
哺乳动物的生命始于精卵结合。这种结合并非简单的融合,其中暗含复杂的“基因组印记”——基因的表达模式取决于其来自父本还是母本。打破这种平衡,发育通常会戛然而止。
此前,仅含母系DNA的胚胎尚可在干预下存活,但仅含父系DNA的胚胎始终无法度过早期发育阶段。症结就在于“基因组印记”。
精准编辑,改写规则
胡教授和李教授领导的团队决定直接挑战这一障碍。他们使用CRISPR工具,精准编辑了基因组中被称为“印记控制区”的七个特定区域——这些区域如同基因开关,决定着关键发育基因的开启或关闭。
研究团队将来自两只雄性小鼠的精子细胞核注入去除DNA的卵母细胞中,创建了587个仅含父系DNA的胚胎。其中,259个胚胎被植入代孕母鼠体内。
诞生、存活与繁衍
最终,三只幼崽出生。其中两只存活至成年,正常生长、行为典型,并且——最重要的——成功繁殖了健康的后代。分子分析证实,被编辑的七个印记控制区均正确“甲基化”,表明CRISPR工具成功拨动了正确的表观遗传开关。
并非“魔法”,意义深远
从259个植入胚胎中获得三只存活幼崽,成功率仅约1%。这突显了所涉及的巨大复杂性。研究团队指出,所有印记控制区的成功共编辑仍十分罕见,这提示我们可能还存在尚未发现的印记区域,或更精微的基因调控层级。
这项突破并不意味着同性生殖在人类身上即将实现,但它为发育生物学、生育科学以及印记相关疾病的研究打开了大门。它可能有助于更好地理解普拉德-威利综合征、安吉尔曼综合征等疾病,或为濒危物种保护、无法产生可用卵子的夫妇提供新的生育思路。
里程碑的意义
“这证明了哺乳动物同性生殖的障碍并非绝对——只是极其复杂,”主要作者胡一凡博士表示。
两只父本,一枚去除DNA的卵,一只存活的、可育的小鼠。这是表观遗传工程的一次大胆演示,也提醒我们:自然法则虽可被精密工具暂时“改写”,但我们对生命底层逻辑的理解,才刚刚开始。
参考原文: Yanchang Wei et al, Fertile androgenetic mice generated by targeted epigenetic editing of imprinting control regions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2425307122.