PNAS：代育父系技巧出炉!移植精原干细胞可恢复绝育的雄性植物发生精子的才能

2020年9月27日讯/BIOON/---选择性育种和人工授精是发生具有幻想性状的农业植物的根底办法。不外，在一项新的概念验证研讨中，来自美国华盛顿州立年夜学、犹他州立年夜学、马里兰年夜学和英国爱丁堡年夜学的研讨人员开辟出一种称为代育父系（surrogate sire）的技巧，详细而言就是先对雄性植物停止绝育，然落后行移植，从而发生上契合请求的供者的精子。相干研讨成果近期揭橥在PNAS期刊上，论文题目为“Donor-derived spermatogenesis following stem cell transplantation in sterile NANOS2 knockout males”。

图片来自PNAS, 2020, doi:10.1073/pnas.2010102117。 美国密苏里年夜先生殖生物学家Thomas Spencer（未介入这项研讨）说，“这是一篇十分棒的论文，它初次证明你可以在多种年夜型植物中停止精原（spermatogonial stem cell）移植。”

美国科罗拉多州立年夜先生殖研讨员Thomas Hansen（未介入这项研讨）弥补说，他们将这种技巧“不只使用于一种农业植物，并且还使用于三种农业物种...... 公猪、公鹿和公牛”。“这项研讨的任务量宏大。”

几千年来，人类不断在掌握植物的繁衍，选择所需的性状，如更多的肉质身材，添加的牛奶产量和更长的毛皮。在上个世纪内，人工授精曾经成为一种普遍应用的选择性育种办法，因它的效力较高而遭到迷信家们的喜爱。论文通信作者、美国华盛顿州立年夜先生殖生物学家Jon Oatley说，“年夜约有80%的奶牛是经过人工授精繁衍的”，然则关于其他植物来说，这项技巧有局限性。他说明说，与公牛分歧的是，公猪（指的是驯化的、未阉割的猪）的精子不克不及很好地耐受冷冻，这就使得它的保质期延长，并限制了它的运输。

代育父系技巧面前的理念是未来自具有选定性状的植物的精原移植到绝育的雄性宿主体内，从而培养出可以继续供给所需精子并天然地将它保送给雌性的植物。Hansen说，这“实质上是一种应用代育克隆雄性植物的办法。”

Spencer指出，有了在体外培育精原的才能，甚至能够无机会停止直接的基因润饰，这将是“最终目的”。

要想成为真正的代育父系，它们必需清除本身的精原，但又要坚持支撑精子发生所必须的剖解构造。澳年夜利亚纽卡斯尔年夜先生殖研讨员Tessa Lord（未介入这项研讨）在发送给《迷信家》网站的电子邮件中写道，在之前的小鼠试验中，“是经过应用化疗试剂或放疗来完成这一目的的”。她写道，但是，这会“伤害植物的安康，也会在有意中伤害睾丸中的体细胞”。

Oatley说，此外，如许的处置办法“并不克不及完整清除[生殖细胞]，是以老是存在自体细胞和移植的精原细胞的混杂物”，这障碍了代育父系技巧对六畜的顺应性。在他们的新办法中，Oatley和他的同事们经过剔除一个编码NANOS2的基因---一种在睾丸中特异性发生的、对应用生殖细胞发生精子至关主要的卵白---从上对雄性植物停止了绝育。

Lord写道，“培养出NANOS2基因敲除植物，它们在上是不育的，这意味着受体植物不再须要承受无害的处置，并且睾丸依然没有蒙受伤害”。

现实上，这些研讨人员发明，在NANOS2缺掉的雄性小鼠、猪、山羊和牛体内，它们的睾丸构造息争剖学特点看起来均是正常的，但是它们的生殖细胞消逝了。

在这些缺少NANOS2的雄性小鼠、猪和山羊的睾丸承受从安康、无血缘关系的供者那边取得的精原干细胞移植几个月后，它们的精子发生才能就恢复了。在牛身上没有停止精原移植。Oatley说，风趣的是，供者细胞蒙受的免疫排挤并不是成绩。固然他不肯定为什么会呈现这种情形，然则他指出，这能够是因为哺乳植物睾丸的免疫特权位置。

就小鼠而言，经过移植精原干细胞弥补的精子被证实是有功效的。这些移植精原干细胞的雄性小鼠早在移植两个半月后就能与雌性小鼠交配并发生子女。未承受精原移植的NANOS2缺掉雄性小鼠从未发生子女。这些研讨人员现在正努力于在畜生中停止相似的交配试验。

Oatley说，固然这种办法在使用于六畜之前还须要进一步完美和监管部分的同意，然则对它的进一步改良有能够使用于农场以外的范畴。Hansen指出，代育父系技巧能够对维护濒危物种有效。Lord弥补道，精原采集和移植能够为承受化疗的男性和男孩供给机遇，以保证他们将来的生育才能。她说，最终，这项技巧的影响“涵盖了人类医学、农业和野活泼物物种维护”。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Michela Ciccarelli et al. . PNAS, 2020, doi:10.1073/pnas.2010102117.

2.Transplanted Stem Cells Produce Sperm in Sterilized Livestock

https://www.the-scientist.com/news-opinion/transplanted-stem-cells-produce-sperm-in-sterilized-livestock-67936