小鼠无需精子能繁殖，陈根研究揭示

孤雌生殖在自然界中并不少见，蜥蜴、青蛙和鱼类等许多脊椎动物都可以进行孤雌生殖。现在，借助基因编辑技术，来自上海交通大学医学院附属济仁医院等单位的研究团队在小鼠身上也实现了孤雌生殖。他们通过用单个卵细胞创造出健康的小鼠，这些小鼠不仅活到了成年，还能繁殖后代。

这项研究的关键在于小鼠体内的印记基因。哺乳动物为了保证基因多样性，进化出了可以区分精子和卵细胞的基因组，叫做印记基因。这些基因会在正常受精过程中让受精卵的某些基因表达，而其他基因则沉默。有些基因只有来自父亲的基因表达，有些则只有来自母亲的基因表达，这叫做基因组印记。基因组印记是通过表观遗传学的甲基化实现的，它阻碍了孤雌生殖的实现。印记基因是精子和卵子的基因互相博弈的结果，以求达到一种微妙的平衡。

为了实现仅需单个卵细胞就创造出健康小鼠的目标，研究团队采用了敲除小鼠的印记基因的方法。具体原理是利用甲基化酶和去甲基化酶，来控制基因的表达和沉默。通过完成这些基因的甲基化或去甲基化，就可以让卵细胞模拟出受精后的正常状态。

研究团队最终确定了7个需要被表达或沉默的基因，其中2个是父系印记基因，5个是母系印记基因。父系基因组印记H19和Gtl2在表达时会抑制胚胎的发育；而母系基因组印记Igf2r、Snrpn、Kcnq1ot1、Nespas和Peg10如果不表达则会导致胚胎致死或严重影响发育。因此，研究人员使用基因编辑技术来甲基化或去甲基化这些基因的控制区域。

在实验中，研究人员构建了389个孤雌胚胎，经过人工激活后，有227个胚胎可以正常发育到囊胚期。然后，这些囊胚转移到了14只雌性小鼠体内。最终，共有3只幼崽出生，其中2只因体重过低和生长迟缓在出生24小时内死亡。剩下的1只幼崽体重正常，活到了成年期，而且能够正常繁殖后代，而且其体内的原发性印记障碍也不会遗传给下一代。

研究团队认为，这项研究结果表明通过重写多个关键基因组印记控制区域的表观遗传可以实现动物的孤雌生殖。尽管这类研究聚焦于单性生殖，但也验证了基因编辑在农业、科研和医学研究中的巨大潜力，开辟了新的道路。