转基因动物获得示意图
用单倍体胚胎干细胞获得转基因动物
可能用于治疗人类不孕不育疾病
日前，著名科学杂志《自然》在线发表了中国科学院动物研究所周琪研究组和赵小阳研究组合作完成的一项研究工作，该研究首次实现了利用基因修饰的单倍体胚胎干细胞而获得健康成活的转基因哺乳动物。这项研究究竟具有怎样的意义？周琪、赵小阳两位研究员应邀向本报记者解答了几个公众关心的问题。
问：什么是单倍体胚胎干细胞？
答：包括人在内的哺乳动物的细胞都是二倍体，即细胞中含有两套染色体，一套来自父方，一套来自母方。单倍体胚胎干细胞是指只含有一套染色体的，拥有类似于正常胚胎干细胞特性，可以在体外无限增殖，并可以形成各种功能细胞、组织和器官的细胞类群。
单倍体胚胎干细胞可分为孤雌单倍体胚胎干细胞和孤雄单倍体胚胎干细胞两大类。获得孤雌单倍体胚胎干细胞的方法如下：通过对雌性卵母细胞进行处理，使其在没有发生受精作用的情况下就进一步发育，当这个只含有一套染色体的胚胎发育到特定时期后，即可人工分离获得孤雌单倍体胚胎干细胞。
与之相类似的，孤雄单倍体胚胎干细胞的一种获得方式是，通过核移植的方式，将精子注入到去核的卵母细胞中，获得人工构建的胚胎。之后这个只含有精子染色体即一套雄性染色体的胚胎，在培养过程中进一步发育，到特定时期后，即可人工分离孤雄单倍体胚胎干细胞。
问：利用基因修饰的单倍体胚胎干细胞获得转基因哺乳动物，有什么科学和实际上的意义？
答：通过单倍体胚胎干细胞获得转基因哺乳动物，是利用孤雄单倍体胚胎干细胞所拥有的在一定程度上可以替代精子的能力，将进行过转基因操作的孤雄单倍体胚胎干细胞注入到卵母细胞中模拟受精作用，直接获得此受精卵发育而来的转基因动物。
这种新方法的科学意义在于，它证明了人工构建的单倍体胚胎干细胞也可以比较稳定地在体外存在，能够进行转基因操作，同时可以替代精子与卵母细胞发生“受精作用”获得后代。
它在实际应用中的意义是开创了一种新的制作转基因动物的方法，有可能使原来无法或者非常难以获得转基因动物的物种更容易地进行转基因动物的构建，比如非人灵长类动物。最近的结果表明，猕猴胚胎干细胞没有形成嵌合体的能力，这使得通过传统方式获得转基因猴变得不可能。
另外这项技术还可以应用于受精生物学的研究中，例如通过对单倍体胚胎干细胞中的某些基因进行修饰，从而研究特定基因在受精过程中发挥着什么作用，进而了解受精到底是一个怎样的过程。
问：这项技术的应用前景怎样？还需要克服和解决哪些问题？
答：就这项转基因技术的应用前景来看，由于其相对于传统转基因技术的优势明显，所以在转基因动物的构建以及转基因大家畜的生产等相关的领域有很好的应用前景。同时，随着这项技术的逐渐成熟，利用单倍体胚胎干细胞治疗人类的不孕不育疾病在未来也是可能的。
这项技术还需要解决很多问题，其中最亟待解决的是其如何完全的替代精子进行受精，提高胚胎的发育效率。同时，如何能更好地维持孤雄单倍体胚胎干细胞的单倍性和表观遗传的稳定也是需要解决的问题。
记者 王鸿良
