“人造精子“育出畸形小鼠，丰富产前基因筛查清单

　　我国是出生缺陷高发国家，随着二胎政策落地、妇女生育年龄延迟、辅助生殖大量实施，出生缺陷问题日益严峻。如何更有效地防控出生缺陷?上海科学家认为应在动物实验中推广应用“人造精子”。近日，以“人造精子技术之完善及其在复杂疾病研究中的广泛应用”为主题的东方科技论坛在沪举行，国内众多科学家集聚一堂、深入探讨。中科院上海生物化学与细胞生物学研究所、复旦大学附属妇产科医院的课题组利用“人造精子”技术，仅耗时半年就验证了神经管畸形的强致病位点D473Y的表型，为丰富孕妇产前基因筛查清单提供了科学依据。

　　“人造精子”“基因剪刀”强强联手

　　中科院上海生化与细胞研究所李劲松研究员介绍，所谓“人造精子”，是指孤雄单倍体胚胎干细胞，由李劲松课题组首创，相关论文先后发表在国际知名科学期刊《细胞》和《细胞·干细胞》上。这种干细胞的外形与蝌蚪状的精子完全不同，但它具有精子功能——把小鼠的孤雄单倍体胚胎干细胞注射入卵子，受精卵能发育成健康小鼠。

　　“人造精子”是怎么来的?李劲松说，单倍性在哺乳动物中仅存在于配子中，因单倍体细胞只携带一套染色体组，对于遗传筛选具有重要意义。他领导的课题组首先建立了只携带精子来源遗传物质的小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞，进而通过基因操作去除两个雄性印记基因，获得了俗称“人造精子”的单倍体细胞。其最大特点是能够快速进行基因编辑，成为带有特定位点突变的精子。“人造精子”与卵子结合后发育成的小鼠，被称为“半克隆小鼠”，因为它介于有性繁殖和无性繁殖之间。

　　近年来，CRISPR/Cas9基因编辑系统风靡生命科学界，这种俗称“基因剪刀”的技术，让科研人员编辑基因变得非常简单。令人振奋的是，“人造精子”技术与CRISPR/Cas9结合后，只需一步就可产生携带特定基因遗传修饰的小鼠，使实验周期大幅缩短。最近，李劲松课题组又通过基因敲除，大幅提高了半克隆小鼠的出生效率，使“人造精子”的科学应用价值进一步提升。

　　小鼠研究将丰富产前基因筛查清单

　　在上海市科委的支持下，复旦大学附属妇产科医院王红艳课题组在与林劲松课题组合作，将“人造精子”用于出生缺陷研究。王红艳教授介绍，小鼠与人类的基因组有高度同源性，而且两者的神经管形成和闭合过程高度相似，所以可利用孤雄单倍体胚胎干细胞技术、CRISPR/Cas9基因编辑系统，快速获取各种基因突变导致出生缺陷的小鼠，并对它们进行研究。

　　神经管畸形是我国常见的重大出生缺陷，发病率高，发病原因复杂，遗传因素贡献度高达70%。为了找到这类先天畸形的致病性基因突变，王红艳课题组在354例神经管畸形和238例正常对照样本中，利用靶向基因捕获技术发现：神经管畸形儿的HSPG2基因中，有34个突变位点，其中15个是新位点。这15个新位点的致病性分别有多强?“人造精子”大显身手的时候到了。科研人员利用这种技术，很快获取了带有不同突变位点的小鼠胚胎，观察它们发生畸形的几率和严重程度。仅耗时半年，他们就成功验证：D473Y是神经管畸形的强致病基因位点。接下来，课题组将针对其他新位点继续进行验证，并通过建立多基因突变小鼠，开展多基因相互作用研究。

　　“与传统转基因方法相比，采用人造精子技术进行动物建模，效率要高得多。”王红艳说，这种技术特别适合研究多基因介导的复杂疾病和器官发育异常，值得在科学界推广应用，最终丰富孕妇产前基因筛查清单，为降低出生缺陷总体发生率提供有力支撑。