同性能生孩子嗎？新晉院士的研究成果

各位朋友們，有沒有感覺最近這段時間網路非常忙，熱搜太多了。不僅僅有與人類安全息息相關的美國藥企發現天花病毒事件，還有我國今年兩院院士增選149人當選，這麼多人當選，真的是可喜可賀啊！

那麼有的朋友就說了，天花病毒事件衝上熱搜，大家可以理解；這院士當選，好像和我們關係不大吧？這麼說吧，鍾南山以及袁隆平都是院士，這樣說大家明白了吧？

言歸正傳，今天就給大家介紹一個很火爆的話題：如何讓同性生殖？這是新當選的李勁松院士的一個小研究，其實我之前也寫過李院士的內容。

01，同性生育難題

在初中生物學知識裡，我們知道正常情況下要生出孩子，需要精子和卵子的結合，產生受精卵，並在子宮內著床，受精卵不斷地分化與分裂，最終發育成胎兒。

如果是兩名女性的話這個子宮問題好解決，那要是兩名男性，這個就不好解決了，畢竟代孕在我們國家還是非法的。最關鍵的問題是，受精卵既然叫受精卵，那必須是由精子和卵子結合才能產生。而只有兩個卵子或者兩個精子的情況下是不能形成後代的，這是寫入了我們基因中的，換句話，人類是不能無性繁殖的。

不過對此，科學家們可不信服，因為既然生物學上，無論是精子還是卵子都攜帶者完整的成套染色體，為啥兩個精子和卵子不能融合呢？

於是科學家們就開始研究如何讓同性生育。

不過，研究嘛，肯定是先從簡單的地方入手，於是科學家們最開始選擇的就是卵子。因為卵子體積大，擁有完整的一套生物系統，比如大家熟悉的細胞器啊、線粒體啊等等都有，更擁有一系列可以讓生物各種反應進行的細胞質、酶以及營養等物資。

而精子就要小多了，為了方便運動，精子體積不到卵子的百分之一大小，更是缺乏足夠的細胞器和酶等物質。

02，融合難題

然而，融合實驗的第一步就失敗了。

為何？原因在於兩個卵子根本無法融合。當科學家們將兩個卵子放在一起後，它們依然保持著各自獨立的狀態，你是你我是我，這就很尷尬了，畢竟連第一步都無法融合，那後續就不要想了。

也有科學家嘗試過一些辦法，比如用電流刺激，然而沒有效果。如果使用那些溶解細胞膜的試劑的話，是可以讓兩個卵細胞融合，然而後果是卵細胞死掉了。

究其根本，一個重要原因就在於細胞表面那可是有一系列屏障，還有相應的訊號分子，他們就像是對暗號一樣，你如果無法回答上暗號，那麼不好意思，就會被拒之門外。兩個卵細胞無法融合的原因之一就是如此。

不過，這難不倒科學家。

聯想到精子受精過程其實本質上是精子透過頂體反應在卵子表面上找到了訊號通路，然後將精子中的DNA注入到卵子中，這才是最核心的過程。

於是科學家們就開始模擬精子的受精本質，直接提取其中一個卵子的DNA，然後將其注入到另一個卵子中。

這樣就模擬了精卵受精過程，實現了兩個卵細胞基因組歸到一個卵細胞中的過程。

這樣就OK了嗎？

理想是美好的，現實是骨感的。

儘管看起來兩個卵細胞是融合了，然而，它們卻並沒有進一步發育。

03，表觀遺傳難題

仔細一研究，才發現，原來兩個卵細胞的基因組在新細胞中依然是保持著非常獨立的狀態，各自是各自的。而這一點和受精是完全不同的，因為受精過程中，精卵的基因組會互相交流彼此交換之類的，而兩個卵細胞的基因組卻互不交流，那自然沒法進行下一步了。

問題就出在表觀遺傳。

人的基因組會有一種特殊的記錄資訊方法，這些資訊並不是DNA序列的變化，而是以表觀遺傳的方式存在，這些內容會直接影響到基因組的融合。如果你不消除這些印記，那麼你把兩個卵子的DNA放到一起，它們也會保持獨立，不會像正常的二倍體的兩套染色體相互作用。

如何解決這個問題呢？答案就是去除這些印記。

2015年底，中科院上海生科院生化與細胞所李勁松團隊就成功的用兩個卵子產生了完整的後代。

我們知道，卵細胞是互不融合的，否則的話真的就會出現聖母瑪利亞。

但是其核心原因是因為兩個基因，H19和Gtl2，這兩個基因的表觀遺傳差異影響了兩個卵子對彼此的融合（差異性甲基化區域（Differentially Methylated Region，DMR））。

於是他們就對這兩個基因表達進行控制（透過crispr處理敲掉兩個基因的DMRs，deletion of IG-DMR and H19-DMR using CRISPR-Cas9）

他們的做法是如下圖所示

簡單的說，就是透過去甲基化基因改造，使得一個卵細胞成為“類精子細胞”，然後這個類精子細胞再和卵細胞結合，於是完成了受精，併發育成為了完整的小鼠。

上圖是純粹的小鼠，來自兩個卵細胞融合。

Zhong C， Xie Z， Yin Q， et al。 Parthenogenetic haploid embryonic stem cells efficiently support mouse generation by oocyte injection［J］。 Cell research， 2015。

這就是李勁松院士的重要科研成果之一，李勁松院士主要研究的是體細胞重程式設計，也就是如何讓一個細胞恢復到最初的狀態，而這一過程，是幹細胞、受精卵發育的必須步驟。

04，重程式設計和同性生殖

事實上，不僅是女女生殖，男男生殖同樣有類似的問題

其實生殖的背後本身是如何讓這些精卵子能夠啟動重程式設計過程，涉及到了許多重要的表觀遺傳過程，也是最近幾年的大熱門。

介紹到這裡基本結束了，其實今年科學院院士生物榜單裡，算是和三位大佬有交集（人家不認識我哈），但是這些人的確都是領域裡的頂級研究人員了，當得起院士。

附李勁松院士的主要科研成果。

1。 Jiang， Jing*； Lv， Wenjian； Ye， Xiaoying； Wang， Lingbo； Zhang， Man； Yang， Hui； Okuka， Maja； Zhou， Chikai； Zhang， Xuan； Liu， Lin#； Li， Jinsong#。Zscan4 promotes genomic stability during reprogramming and dramatically improves the quality of iPS cells as demonstrated by tetraploid complementation。CELL RESEARCH。 2013。 23（1）：92-16。

2。 Yang， Hui*； Shi， Linyu； Wang， Bang-An； Liang， Dan； Zhong， Cuiqing； Liu， Wei； Nie， Yongzhan； Liu， Jie； Zhao， Jing； Gao， Xiang； Li， Dangsheng； Xu， Guo-Liang#； Li， Jinsong#。Generation of Genetically Modified Mice by Oocyte Injection of Androgenetic Haploid Embryonic Stem Cells。CELL。 2012。 149（3）：65-617。

3。 Gu， Tian-Peng*； Guo， Fan； Yang， Hui； Wu， Hai-Ping； Xu， Gui-Fang； Liu， Wei； Xie， Zhi-Guo； Shi， Linyu； He， Xinyi； Jin， Seung-gi； Iqbal， Khursheed； Shi， Yujiang Geno； Deng， Zixin； Szabo， Piroska E。； Pfeifer， Gerd P。； Li， Jinsong#； Xu， Guo-Liang#。The role of Tet3 DNA dioxygenase in epigenetic reprogramming by oocytes。NATURE。 2011。 477（7366）：606-U136。

4。 Jiang， Jing*； Ding， Guohui； Lin， Jiangwei； Zhang， Man； Shi， Linyu； Lv， Wenjian； Yang， Hui； Xiao， Huasheng； Pei， Gang； Li， Yixue； Wu， Jiarui#； Li， Jinsong#。Different developmental potential of pluripotent stem cells generated by different reprogramming strategies。JOURNAL OF MOLECULAR CELL BIOLOGY。 2011。 3（3）：197-199。

5。 Lin， Jiangwei*； Shi， Linyu； Zhang， Man； Yang， Hui； Qin， Yiren； Zhang， Jun； Gong， Daoqing； Zhang， Xuan； Li， Dangsheng； Li， Jinsong#。Defects in Trophoblast Cell Lineage Account for the Impaired In Vivo Development of Cloned Embryos Generated by Somatic Nuclear