人造精子，在争议中游来
- 来源:瞭望东方周刊
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- 发布时间:2009-08-05 09:27
显微镜下，一群细胞在培养皿中快活地游动，它们状如蝌蚪，有着近似椭圆的头部和细长的尾巴，与精子细胞的外形几近一致。
在伊朗籍生物学家纳耶尼亚教授眼中，这群细胞有着自己的名字——IVD精子，意为源自体外的精子（In Vitro Derived Sperm）。
这种由人胚胎干细胞诱导而成的“人造精子”，会不会让男人无用武之地？会不会带来伦理问题？会不会给人类的繁衍带来新变数？
3%的细胞能长出小尾巴
2009年7月8日，任职于英国纽卡斯尔大学东北英格兰干细胞研究所的纳耶尼亚教授，与其团队在《干细胞研究与发育》杂志上发表论文，宣布研究小组成功实现了将人胚胎干细胞诱导成为“人造精子”。通过著名科学期刊《自然》网站的报道，这项研究迅速吸引了大众眼球。
作为未分化状态的细胞，干细胞的最大优势是“具有分化成为其他类型细胞的潜力”，因此又被称为“万能细胞”，而胚胎干细胞又是所有干细胞中分化能力最强的一种。
纳耶尼亚的研究结果恰恰展现了这一点。
他首先将人胚胎干细胞诱导成为精原干细胞，光是这一步就足足耗费了15个月。最终科学家用维生素A的衍生物维甲酸和其他化学物质，调配成了一种特殊的培养基，生长在其中的干细胞，可以按照预期被培育成为精原干细胞。
但并非100%的胚胎干细胞都能被诱导，好在研究之初科学家就预先设定好了筛选标记，利用流式细胞仪，凡是能发出绿色荧光的细胞即为所需的目的细胞。
接下来迎接这些精原干细胞的是减数分裂的考验。众所周知，人体一般的细胞拥有23对染色体，而精子和卵子经过减数分裂后，染色体数目会减少一半，只有23条，这样一来卵子受精后，染色体数目就重归为23对。
最终大部分精原干细胞倒在了胜利曙光来临之前，只有3%的细胞通过了考验，长出了蝌蚪般的小尾巴。就这样，经过种种艰难险阻，人造精子呱呱坠地了。
男人没用了吗
就在这项研究紧锣密鼓地进行之时，有不少人惊呼，男性从两性繁衍中的角色中退出，似乎指日可待。
对于这样的疑问，纳耶尼亚并不感到新鲜——“男人无用论”时常成为实验室女性同事插科打诨的戏谑话题。对此，纳耶尼亚教授的回答很直接：“不会。”
他的研究结果也说明了这一点。研究伊始，为确保结果可靠，来自男性和女性的人体胚胎干细胞被同时使用，从志愿者骨髓样本中分离得到的间充质干细胞也被纳入了实验。
在现阶段的实验中，科学家观察到，只有携带XY染色体的胚胎干细胞才能最终培育出人造精子，而带有女性特征的XX染色体的干细胞，虽然能够形成早期的精原干细胞，但面对减数分裂这一难关，它们没有一个能通过考验。
男人们，是不是松了口气？
形似而神不似
这次震动世界的发现，并不是纳耶尼亚在干细胞研究上的首次发声。事实上，他在这一领域已经耕耘良久，而此次成功也并非是人造精子的第一次面世。
早在2006年，他和同事就在实验小鼠身上进行了尝试。他们先从雄性小鼠的胚泡中提取出干细胞，经过诱导，干细胞转化成了精原干细胞。在实验室条件下，再经过72个小时的分化，诞生出了成熟的小鼠人造精子细胞。随后，科学家利用这种精子使正常小鼠卵子受精，再将受精卵发育成的胚胎植入到雌性代孕小鼠的子宫中。
遗憾的是，这种胚胎发育成功率非常低，研究者植入了数百个胚胎，但只有可怜的7只小鼠诞生，而且有一只出生不久后夭折，另外6只也在5个月内死去，这远远低于正常小鼠两年的平均寿命。
由于精子在睾丸和附睾中要经历十分复杂的发育过程，这其中还需要体内许多因子参与调控，任何一环的缺失都会导致精子发育的不成熟。而现阶段出于法律和伦理的考虑，人造精子无法用于人体试验，其酷肖的外形并不能给出身份认定的直接证据，加之小鼠实验极低的成功率，让不少科学家怀疑，这种所谓的人造精子只是一种形似而神不似的细胞。
英国牛津大学的生理与生殖学研究者阿奇姆·苏拉尼就表示，这种在实验室条件下诱导出的貌似精子的细胞，与真实的精子相差甚远。该校医学研究委员会的贝吉教授也表示，纳耶尼亚小组需要补充更多的证据，证明这些人造精子是正常的。
面对质疑，纳耶尼亚给出了他的答案——首先，这些人造精子的蛋白表达谱是精子独有的，有一种对卵子分裂起重要作用的精子特征蛋白，就存在于这些人造精子的尾部；其次，人造精子的染色体数目是23条，与正常精子一模一样，而且它们同样是通过尾巴的摆动而进行运动的。
不过他也说，这项研究只是找到了通往发现人造精子的道路，而整个研究还十分初步，距离完成路途尚远。
纳耶尼亚提到，在每7对夫妇就有一对存在生育问题的当下，他们的研究目的是“为不育症的治疗趟出一条新路”。他认为，对精子形成细节的深入理解，能够帮助我们更好地治疗男性不育症。而目前人造精子的安全性和稳定性需要进行更多的测试，细胞健康与否也要通过更多的动物实验加以确认。
不过他依然信心十足地表示：“大约5到10年后，这项技术将会趋于成熟，届时人造精子或可成为解除不孕夫妇痛苦的有效方法。”
规避伦理纷争
以胚胎干细胞为材料的研究，往往会招致伦理界人士的非议，更何况人造精子还直接涉及人类的生殖繁衍。
就职于英国公益组织“生殖理论评论”的约瑟芬·昆塔瓦勒，对人造精子表示出隐忧：“将完好无损的人体胚胎破坏掉，变成一个不知道有没有用、或许有巨大暗疾的精子，这太疯狂了。”
“你会否用这种人造精子进行人类的受孕”——对于这个问题，纳耶尼亚坚决否认。他认为：“虽然人造精子用于产生后代存在可能性，但不加考虑地利用人造精子制造婴儿，是一种无视法律的行为。”在伦理困境与技术难题的夹击之下，纳耶尼亚试图寻找两全之法。他想利用人工诱导的多功能干细胞（Induced pluripotent stem cell，简称IPS细胞）为起始材料来诱导精子的产生，从而规避人胚胎干细胞研究的法律限制。
近一段时间以来，IPS细胞研究风头正劲。2006年日本京都大学的山中伸弥将四个基因导入至小鼠的体细胞，经重新编程后，诞生出世界上第一株IPS细胞；几乎与此同时，美国威斯康辛大学的汤姆森利用另外的基因，也成功得到了IPS细胞。这些震动学界的发现顿时成为各个干细胞实验室关注的焦点。
不过从IPS细胞出发制造精子亦非坦途。
形象地讲，将普通体细胞诱导成为IPS细胞，就如同将已高度分化了的细胞回拨至分化原点，而回拨分化时钟用到的4个基因有一个是癌基因，该基因在体内的异常表达，常常与某些肿瘤的诱发关系甚密。
此外导入基因时需要用到病毒载体，这种载体的特点是会随机插入到宿主基因组中，倘若一旦插入有误，破坏了宿主的一个抑癌基因，那么有可能导致癌症发作的糟糕后果。
虽然新近的研究表明，可以在这些基因完成了回拨分化时钟的任务后，过河拆桥般的将其“卸载”，但美国科学家利用基因芯片技术比较了IPS细胞和人胚胎干细胞之间基因表达的情况，发现差异不小。这说明并不能将二者同日而语。这为纳耶尼亚期望中的完美精子又增加了许多不确定的因素。
前途是光明的，道路是曲折的——这句话同样适用于纳耶尼亚的人造精子研究。■
……
在伊朗籍生物学家纳耶尼亚教授眼中，这群细胞有着自己的名字——IVD精子，意为源自体外的精子（In Vitro Derived Sperm）。
这种由人胚胎干细胞诱导而成的“人造精子”，会不会让男人无用武之地？会不会带来伦理问题？会不会给人类的繁衍带来新变数？
3%的细胞能长出小尾巴
2009年7月8日，任职于英国纽卡斯尔大学东北英格兰干细胞研究所的纳耶尼亚教授，与其团队在《干细胞研究与发育》杂志上发表论文，宣布研究小组成功实现了将人胚胎干细胞诱导成为“人造精子”。通过著名科学期刊《自然》网站的报道，这项研究迅速吸引了大众眼球。
作为未分化状态的细胞，干细胞的最大优势是“具有分化成为其他类型细胞的潜力”，因此又被称为“万能细胞”，而胚胎干细胞又是所有干细胞中分化能力最强的一种。
纳耶尼亚的研究结果恰恰展现了这一点。
他首先将人胚胎干细胞诱导成为精原干细胞，光是这一步就足足耗费了15个月。最终科学家用维生素A的衍生物维甲酸和其他化学物质，调配成了一种特殊的培养基，生长在其中的干细胞，可以按照预期被培育成为精原干细胞。
但并非100%的胚胎干细胞都能被诱导，好在研究之初科学家就预先设定好了筛选标记，利用流式细胞仪，凡是能发出绿色荧光的细胞即为所需的目的细胞。
接下来迎接这些精原干细胞的是减数分裂的考验。众所周知，人体一般的细胞拥有23对染色体，而精子和卵子经过减数分裂后，染色体数目会减少一半，只有23条，这样一来卵子受精后，染色体数目就重归为23对。
最终大部分精原干细胞倒在了胜利曙光来临之前，只有3%的细胞通过了考验，长出了蝌蚪般的小尾巴。就这样，经过种种艰难险阻，人造精子呱呱坠地了。
男人没用了吗
就在这项研究紧锣密鼓地进行之时，有不少人惊呼，男性从两性繁衍中的角色中退出，似乎指日可待。
对于这样的疑问，纳耶尼亚并不感到新鲜——“男人无用论”时常成为实验室女性同事插科打诨的戏谑话题。对此，纳耶尼亚教授的回答很直接：“不会。”
他的研究结果也说明了这一点。研究伊始，为确保结果可靠，来自男性和女性的人体胚胎干细胞被同时使用，从志愿者骨髓样本中分离得到的间充质干细胞也被纳入了实验。
在现阶段的实验中，科学家观察到，只有携带XY染色体的胚胎干细胞才能最终培育出人造精子，而带有女性特征的XX染色体的干细胞，虽然能够形成早期的精原干细胞，但面对减数分裂这一难关，它们没有一个能通过考验。
男人们，是不是松了口气？
形似而神不似
这次震动世界的发现，并不是纳耶尼亚在干细胞研究上的首次发声。事实上，他在这一领域已经耕耘良久，而此次成功也并非是人造精子的第一次面世。
早在2006年，他和同事就在实验小鼠身上进行了尝试。他们先从雄性小鼠的胚泡中提取出干细胞，经过诱导，干细胞转化成了精原干细胞。在实验室条件下，再经过72个小时的分化，诞生出了成熟的小鼠人造精子细胞。随后，科学家利用这种精子使正常小鼠卵子受精，再将受精卵发育成的胚胎植入到雌性代孕小鼠的子宫中。
遗憾的是，这种胚胎发育成功率非常低，研究者植入了数百个胚胎，但只有可怜的7只小鼠诞生，而且有一只出生不久后夭折，另外6只也在5个月内死去，这远远低于正常小鼠两年的平均寿命。
由于精子在睾丸和附睾中要经历十分复杂的发育过程，这其中还需要体内许多因子参与调控，任何一环的缺失都会导致精子发育的不成熟。而现阶段出于法律和伦理的考虑，人造精子无法用于人体试验，其酷肖的外形并不能给出身份认定的直接证据，加之小鼠实验极低的成功率，让不少科学家怀疑，这种所谓的人造精子只是一种形似而神不似的细胞。
英国牛津大学的生理与生殖学研究者阿奇姆·苏拉尼就表示，这种在实验室条件下诱导出的貌似精子的细胞，与真实的精子相差甚远。该校医学研究委员会的贝吉教授也表示，纳耶尼亚小组需要补充更多的证据，证明这些人造精子是正常的。
面对质疑，纳耶尼亚给出了他的答案——首先，这些人造精子的蛋白表达谱是精子独有的，有一种对卵子分裂起重要作用的精子特征蛋白，就存在于这些人造精子的尾部；其次，人造精子的染色体数目是23条，与正常精子一模一样，而且它们同样是通过尾巴的摆动而进行运动的。
不过他也说，这项研究只是找到了通往发现人造精子的道路，而整个研究还十分初步，距离完成路途尚远。
纳耶尼亚提到，在每7对夫妇就有一对存在生育问题的当下，他们的研究目的是“为不育症的治疗趟出一条新路”。他认为，对精子形成细节的深入理解，能够帮助我们更好地治疗男性不育症。而目前人造精子的安全性和稳定性需要进行更多的测试，细胞健康与否也要通过更多的动物实验加以确认。
不过他依然信心十足地表示：“大约5到10年后，这项技术将会趋于成熟，届时人造精子或可成为解除不孕夫妇痛苦的有效方法。”
规避伦理纷争
以胚胎干细胞为材料的研究，往往会招致伦理界人士的非议，更何况人造精子还直接涉及人类的生殖繁衍。
就职于英国公益组织“生殖理论评论”的约瑟芬·昆塔瓦勒，对人造精子表示出隐忧：“将完好无损的人体胚胎破坏掉，变成一个不知道有没有用、或许有巨大暗疾的精子，这太疯狂了。”
“你会否用这种人造精子进行人类的受孕”——对于这个问题，纳耶尼亚坚决否认。他认为：“虽然人造精子用于产生后代存在可能性，但不加考虑地利用人造精子制造婴儿，是一种无视法律的行为。”在伦理困境与技术难题的夹击之下，纳耶尼亚试图寻找两全之法。他想利用人工诱导的多功能干细胞（Induced pluripotent stem cell，简称IPS细胞）为起始材料来诱导精子的产生，从而规避人胚胎干细胞研究的法律限制。
近一段时间以来，IPS细胞研究风头正劲。2006年日本京都大学的山中伸弥将四个基因导入至小鼠的体细胞，经重新编程后，诞生出世界上第一株IPS细胞；几乎与此同时，美国威斯康辛大学的汤姆森利用另外的基因，也成功得到了IPS细胞。这些震动学界的发现顿时成为各个干细胞实验室关注的焦点。
不过从IPS细胞出发制造精子亦非坦途。
形象地讲，将普通体细胞诱导成为IPS细胞，就如同将已高度分化了的细胞回拨至分化原点，而回拨分化时钟用到的4个基因有一个是癌基因，该基因在体内的异常表达，常常与某些肿瘤的诱发关系甚密。
此外导入基因时需要用到病毒载体，这种载体的特点是会随机插入到宿主基因组中，倘若一旦插入有误，破坏了宿主的一个抑癌基因，那么有可能导致癌症发作的糟糕后果。
虽然新近的研究表明，可以在这些基因完成了回拨分化时钟的任务后，过河拆桥般的将其“卸载”，但美国科学家利用基因芯片技术比较了IPS细胞和人胚胎干细胞之间基因表达的情况，发现差异不小。这说明并不能将二者同日而语。这为纳耶尼亚期望中的完美精子又增加了许多不确定的因素。
前途是光明的，道路是曲折的——这句话同样适用于纳耶尼亚的人造精子研究。■
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