这是一种创造同性生物后代的新方法，但这种方法还没有为人类做好准备。
乍一看，这七只老鼠在笼子里蹦蹦跳跳，看起来和其他老鼠没什么两样。但他们有一个不寻常的血统：他们出生时就带有两个父亲的 DNA。这些小鼠加入了同性父母所生的精英动物群体，为在猴子等大型动物身上进行测试铺平了道路。
马德里国家生物技术中心的路易斯·蒙托利乌（未参与这项研究）写道，由中国科学院资深生殖研究人员李伟和周奇领导的研究结果“让我们大吃一惊”。
尽管之前也曾诞生过拥有两个父亲的小鼠，但科学家在这项研究中采用了完全不同的策略，这也为我们了解了一个生殖之谜提供了见解。在一个称为“印记”的过程中，胚胎中的一些基因会根据它们来自亲生母亲还是父亲而被打开或关闭。印记问题通常会损害胚胎，阻碍其生长。
在这项新研究中，研究小组在同性父母制造的胚胎中寻找印记基因，绘制出其模式的复杂“指纹”。然后，他们瞄准了 20 个基因，并使用基因编辑工具 CRISPR 对它们进行了修改。经过数百次实验后，由两名雄性捐赠者制作的经过编辑的胚胎诞生了七只幼崽，并逐渐长大成人。
印记不仅仅影响繁殖。这一过程中出现的问题还会损害依赖胚胎干细胞、动物克隆或诱导多能干细胞 (iPSC) 的生物医学技术。研究小组写道，印记的变化非常复杂且难以预测，“没有通用的校正方法”。
“这项工作将有助于解决干细胞和再生医学研究的一些局限性，”李在一份新闻稿中说。
基因内战
哺乳动物繁殖的基本规则仍然是精子遇到卵子。但对于这些生殖细胞的来源，现在有更多的选择，超出了自然的设计。借助 iPSC 技术，使皮肤细胞恢复到类似干细胞的状态，实验室制造的卵子和精子细胞现在成为可能。
科学家们改造了具有功能的卵子和卵巢，并培育出了同性父母所生的小鼠幼崽。李的团队于2018年创造了第一批由两个母亲出生的小鼠。与同龄小鼠相比，这些小鼠体型较小，但寿命更长，并且能够成为妈妈。
关键是解锁一段印记代码。
卵子和精子各携带我们一半的 DNA。然而，当两种 DNA 来源相遇时，它们可能会发生冲突。例如，来自母亲的遗传密码的相似部分可能会编码更小的婴儿，以便更容易出生，而来自父亲的遗传密码可能会编码更大、更强壮的后代，以便出生后更好的生存。换句话说，平衡双方是关键。
蒙托留写道，由同性配子制成的胚胎不会“自然存活”。
进化有一个解决方案：关闭一些DNA，这样后代就只有一个基因的活跃副本，要么来自母亲，要么来自父亲。这种权衡可以防止早期胚胎中发生DNA“内战”，从而使它们能够生长。李的团队找到了与印记有关的三个重要 DNA 区域，并使用 CRISPR 删除了一位母亲 DNA 中的这些字母。编辑消除了标记，实质上将细胞转变为假精子，当注射到卵子中时，会产生健康的小老鼠。
但这个过程对两个父亲来说并不奏效。在这里，目标是消除雄性供体细胞上的印记并将其变成假卵子。尽管编辑了多达七个控制印记的基因，但只有大约百分之二的努力导致了活产。没有一只幼崽能活到成年。
双爹
众所周知，由两个雄性生育后代非常困难，通常比带有两个母亲 DNA 的胚胎更快地引发失败。
科学家们利用皮肤细胞衍生的 iPSC 来从男性捐赠者身上制造卵细胞。但在之前的研究中，当实验室制造的卵子与供体精子受精时，会产生具有严重印记问题的早期胚胎。在被转移给代孕母亲后，她们最终出现了导致终止妊娠的缺陷。结果表明，平衡父母双方基因表达的正常印记对于胚胎的繁荣至关重要。
目前大约有 200 个印记基因与胚胎发育相关。在这里，该团队针对 20 个进行基因编辑。
在一系列复杂的实验中，他们首先制造了“单倍体细胞”。这些细胞仅含有男性捐赠者一半的遗传物质。然后，研究小组使用 CRISPR 单独修改每个印记位点以关闭相关基因的活性。一些编辑完全删除了该基因；其他人添加突变来抑制其功能。对“监管”DNA 进行更多基因编辑进一步抑制了它们的活动。
结果是一个类似于配子的弗兰肯斯坦细胞，但携带了一半的基因组，并且亲代印记被消除了。接下来，科学家们将编辑过的细胞与正常精子（“父母捐赠者”）一起注射到一个去除了细胞核和 DNA 的卵子中。由此产生的受精卵现在拥有全套 DNA，其中一半来自父本。
这种方法在一定程度上是有效的。当移植到代孕母亲体内时，一小部分早期胚胎发育成小鼠幼崽。七个人最终都成年了。基因调整还改善了胎盘健康，这是对同性父母的小鼠进行研究的先前障碍。
“这些发现提供了强有力的证据，证明印记异常是哺乳动物单性繁殖的主要障碍，”该研究的作者、中山大学的罗冠正说。
这项工作是对之前一项研究的补充，该研究创造了来自两个父亲的幼崽。在大阪大学 Katsuhiko Hayashi 的带领下，一个科学家小组利用了染色体水平上 iPSC 转化的一个奇怪的特点——一种与当前研究中所采用的方法完全不同的方法。这些老鼠长大后又生下了自己的幼崽。
蒙托留写道，当第一次在会议上分享这些结果时，观众“气喘吁吁”。
这项新研究的小鼠健康状况不佳。他们有更大的身躯、扁扁的鼻子和更宽的头部——这些迹象通常与父母的印记有关。当他们在大片开阔的田野中漫步时，他们也不像通常预期的那样焦虑。每只老鼠的海马体（与学习、记忆和情绪有关的大脑区域）都比平常小。他们不育，寿命也短得多。
鉴于这些问题，该方法还很难用于临床。目前许多国家都禁止篡改人类生殖细胞中的基因。
尽管如此，这项工作“其技术复杂性令人印象深刻”，维也纳 Max Perutz 实验室的 Martin Leeb 告诉《化学与工程新闻》 ，他没有参与这项研究。 “我个人认为可能需要更多的基因工程才能让这些双亲小鼠出生。”
该团队正在探索其他基因调整，以进一步改进该过程并了解有关印记的更多信息。与此同时，他们正计划将这种方法推广到猴子身上，因为猴子的繁殖方式与我们的更为相似。
这篇文章《有两个爸爸的老鼠通过 CRISPR 达到成年》首先出现在SingularityHub上。
原文： https://singularityhub.com/2025/01/30/mice-with-two-dads-reach-adulthood-thanks-to-crispr/