兩公鼠生下健康小鼠，解開哺乳類生殖的基因印記奧祕
上海交通大學研究團隊近期於《美國國家科學院院刊（PNAS）》發表突破性成果，成功利用僅來自兩隻雄鼠的基因，培育出可繁殖的成年小鼠，揭示哺乳類生殖過程中「基因印記」（genomic imprinting）的核心屏障角色。這項研究不僅解答了長期以來有關單親哺乳類胚胎發育困難的謎題，也為未來生殖醫學與遺傳學開拓新方向。
哺乳類胚胎發育通常仰賴父精母卵的基因各半，形成帶有雙親基因的二倍體合子。早年科學家曾試圖跳脫這一生殖對稱性，將胚胎完全由母或父基因組成，卻屢屢失敗。儘管過去曾以兩個母系基因組成功培育短暫存活的小鼠，僅有父系基因的胚胎則幾乎無法存活超過早期發育階段。這些失敗使研究人員將目光轉向基因印記機制，即父母來源特異性表現基因的表觀遺傳調控。
精準修飾後，雄源性胚胎可達正常發育狀態
此次團隊運用 CRISPR 基因編輯技術，精確修飾七個已知與發育關鍵相關的基因印記調控區（imprinting control regions, ICRs）。他們從兩隻雄鼠取得精子頭，注入去核卵母細胞，重建出 587 枚父源性二倍體胚胎，培養出 277 枚囊胚，並將之植入 18 隻假孕鼠體內。最終，259 枚植入的胚胎中誕生出三隻幼鼠，其中兩隻健康長大並成功繁殖下一代。DNA 甲基化分析證實，這兩隻成年鼠在所有七個目標 ICRs 上均獲得理想的甲基化修正；而一隻出生不久即夭折的小鼠，則在 Igf2r ICR 上出現低甲基化，與已知致死表型一致。
基因表現分析進一步顯示，修正印記後，大多數印記基因表現獲得改善，但僅在部分胚胎中出現單等位基因表現，反映所有 ICRs 完全編輯仍屬罕見。團隊追蹤到晚期妊娠時發現，完全修正 ICRs 的胚胎存活率較高，顯示發育成功與表觀遺傳修飾的完整性高度相關。未來若能辨識更多相關印記區域，有望進一步提升成功率。
此研究證實，基因印記是哺乳類單親胚胎發育的關鍵檢查點，精準表觀遺傳工程有機會突破這道障礙，為生殖科技與疾病機制研究帶來嶄新契機。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網
首圖來源：Yanchang Weit(CC BY 4.0)
圖片來源：Proceedings of the National Academy of Sciences (CC BY 4.0)
參考論文：
1、Fertile androgenetic mice generated by targeted epigenetic editing of imprinting control regionsProceedings of the National Academy of Sciences
延伸閱讀：
1、雄性獼猴的同性行為有助提升繁殖成功率