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没有任何Y染色体基因的雄性小鼠可以在辅助生殖后产生后代

2019-01-31 15:05:26 • 来源：

Y染色体是雄性的象征，仅存在于雄性中并且编码对雄性繁殖很重要的基因。但是一项新的研究表明，使用没有任何Y染色体基因的雄性生殖细胞可以辅助生殖生成活鼠后代。这一发现为Y染色体基因功能和进化的讨论增添了新的亮点。它支持Y染色体基因可以被其他染色体编码的基因取代的假设。

没有任何Y染色体基因的雄性小鼠可以在辅助生殖后产生后代

两年前，由夏威夷大学John A. Burns医学院生物发生研究所教授Monika A. Ward领导的夏威夷大学(UH)团队证明Y染色体只有两个基因睾丸决定因子Sry和精原细胞增殖因子Eif2s3y是雄性小鼠需要辅助受精的后代。现在，同一个团队，来自法国的合作研究员Michael Mitchell(INSERM，Marseille)更进了一步，产生了完全没有整个Y染色体的雄性。

在这项计划于2016年1月29日在“ 科学 ”杂志上在线发表的这项新研究中，Ward和她的UH同事描述了他们如何产生“No Y”雄性，并确定这些雄性生产配子和后代的能力。

UH研究人员首先将Y染色体基因Sry替换为其同源物和编码于11号染色体上的直接靶标Sox9。在正常情况下，Sry激活Sox9，这会启动一系列分子事件，最终使XY胎儿发育成雄性。在没有Sry的情况下，研究人员使用转基因技术激活Sox9。

接下来，他们用其X染色体编码的同源物Eif2s3x取代了第二个必需的Y染色体基因Eif2s3y。Eif2s3y和Eif2s3x属于同一基因家族，序列非常相似。研究人员推测，这两个基因可能起着相似的作用，而这两个基因的全球剂量都很重要。他们转基因过表达Eif2s3x，X基因的剂量增加超过正常由X和Y提供的剂量。在这些条件下，Eif2s3x在启动精子发生时接管了Eif2s3y的功能。

最后，Ward的团队同时取代了Sry和Eif2s3y，创造了没有Y染色体DNA的XOSox9，Eif2s3x雄性。缺乏所有Y染色体基因的小鼠发育出具有雄性生殖细胞的睾丸。收获圆形精子细胞并使用称为圆形精子细胞注射(ROSI)的技术成功地使卵母细胞受精。当发育中的胚胎转移到雌性小鼠代孕母亲时，活着的后代就会诞生。

来自“No Y”雄性的后代是健康的并且在正常的生命期内生活。“没有Y”男性的女儿和孙子是肥沃的，能够在没有进一步技术干预的情况下自行复制。Ward的团队使用ROSI连续生产了三代“No Y”雄性，表明缺少Y染色体基因的雄性可以在技术支持下反复繁殖。

“大多数小鼠Y染色体基因对于成熟精子的发育和正常受精都是必需的，无论是在小鼠还是在人类中，”沃德说。“然而，当谈到辅助生殖时，我们现在已经证明，在小鼠体内，Y染色体的贡献是不必要的。”

该研究为Y染色体基因功能和进化提供了新的重要见解。它支持Y染色体基因与其他染色体上编码的同源物之间存在功能冗余。“这是个好消息，”沃德说，“因为它表明在基因组中存在备份策略，这些策略通常是沉默的，但在某些情况下能够接管。我们通过基因组操作揭示了其中的两种策略。在没有人类帮助的情况下，替代途径将被激活，例如，为了应对环境的变化，这是未知的。但对于失去Y染色体的两种啮齿动物物种来说，它肯定是可能的并且已经发生过。

辅助生殖技术(ART)的发展允许通过使用不动物，无活力或未成熟的配子绕过正常受精的各个步骤。最新的研究以及Ward先前的报告(Science 2014 Jan 3; 343(6166：69-72)支持在小鼠中ROSI是一种成功且有效的ART形式。在人类中，ROSI被认为是实验性的，因为担心注射未成熟生殖细胞的安全性和其他技术难题。研究人员希望小鼠研究的成功可能会激发人类ROSI的重新评估，因为它适合成为未来克服男性不育症的一种选择。

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