這項(xiàng)重磅研究，近日刊登在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

單性繁殖，也稱為孤雌繁殖（parthenogenesis）。這種僅靠雌性“一己之力”就可以產(chǎn)生后代的生殖方式，在整個動物界中其實(shí)并不罕見，昆蟲、鳥類、爬行動物、兩棲動物中有不少例子。

然而，哺乳動物的新生命總是起始于卵細(xì)胞與精細(xì)胞的結(jié)合。究其原因，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，與一種叫做“基因組印記”（genomic imprinting）的現(xiàn)象有關(guān)。這是指，由父親或母親提供的基因，有一些會被貼上“甲基化”的化學(xué)標(biāo)簽而失去活性。來自父母雙方的基因組湊在一起，產(chǎn)生互補(bǔ)，后代才能正常發(fā)育。這也就意味著，單單一方提供的遺傳物質(zhì)，因?yàn)橐恍╆P(guān)鍵基因無法正確表達(dá)，會讓胚胎發(fā)育或是產(chǎn)后的生長發(fā)育受到阻礙。

既然如此，如果能消除或改變“基因組印記”，是不是可以消除生殖方式的障礙？過去幾年里有很多科學(xué)家以不同的方式做出嘗試。比如，同樣來自中國的一支研究團(tuán)隊(duì)，曾利用干細(xì)胞技術(shù)與基因編輯技術(shù)，通過“抹除”基因組印記，培育出了雙親都是同一性別的小鼠。

學(xué)術(shù)經(jīng)緯相關(guān)閱讀：逆天了！中國科學(xué)家造出了只有父親，沒有母親的小鼠

此次研究中，科學(xué)家們靶向甲基化差異進(jìn)行編輯，通過改寫七個關(guān)鍵的基因組印記控制區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)了只需要單個小鼠的卵母細(xì)胞就能產(chǎn)生后代。

這些基因組印記控制區(qū)域通過甲基化程度的高低調(diào)節(jié)了兩組關(guān)鍵基因的打開或關(guān)閉。研究人員從雌性小鼠身上取出卵母細(xì)胞后，用CRISPR基因編輯系統(tǒng)處理細(xì)胞，定位到其中一組基因的基因組印記控制區(qū)域，通過添加甲基化將其關(guān)閉；同時，定位到另一組基因，通過去甲基化將其打開。這樣一來，可以分別模擬正常受精卵細(xì)胞中來自父親和母親的基因組印記，最終使未受精的卵母細(xì)胞具有類似于受精卵細(xì)胞的特征。

經(jīng)過編輯的卵母細(xì)胞在體外發(fā)育到早期胚胎階段后，研究人員將這些單性生殖胚胎植入雌性小鼠子宮，讓它們繼續(xù)在體內(nèi)發(fā)育。研究人員們培育并移植了192例胚胎，有3只小鼠足月誕生。

最終，有一只單性生殖小鼠不僅順利存活到成年，而且還在成年后通過正常的生殖方式產(chǎn)下后代。

研究人員通過測序驗(yàn)證，幸存的這只小鼠所有經(jīng)過編輯的基因組印記控制區(qū)域都表現(xiàn)出了正確的甲基化模式。而出生后早夭或是未能存活下來的胚胎，七個關(guān)鍵基因組印記控制區(qū)域中未能全部編輯成功或是印記丟失。這一分析結(jié)果突顯了關(guān)鍵基因組印記控制區(qū)域在胚胎生長發(fā)育中的重要性，也為進(jìn)一步提高這項(xiàng)技術(shù)的成功比例指出了方向。

研究人員在論文最后指出：“哺乳動物單性生殖的成功將為農(nóng)業(yè)、研究和醫(yī)學(xué)開辟許多機(jī)會?！?/p>