計劃生育生殖生物學國家重點實驗室主任 段恩奎
日前,很多媒體報導了「科學家用幹細胞育出成熟精子」的消息,並指出這意味著男性不育症或許就此終結。
生殖生物學專家、中科院動物研究所研究員段恩奎告訴《科學時報》,通過自己對原文的查閱,發現媒體和網站對這一新聞的翻譯大都不準確。他翻譯的「版本」是這樣的:
7月10日最新出版的《發育細胞》雜誌,刊登了德國格廷根等大學和英國紐卡斯爾大學的研究人員在幹細胞研究中獲得一項重要突破:用胚胎幹細胞來源的精原幹細胞發育而成的精子培育出了小鼠。這一成就可望改善男性不育症。主持這項研究的卡裡姆·納耶爾尼亞教授說:「這是第一次證明從精原幹細胞中培育出的成熟精子可以通過單精子注射產生後代。」他認為這項研究是了解男性不育症的科學基礎,因為它可以在分子和基因層面來了解這一疾病。
幹細胞通常是指來源於早期胚胎的胚胎幹細胞和來源於成體組織的成體幹細胞,後者包括造血幹細胞、神經幹細胞、間充質幹細胞、表皮幹細胞以及這次討論的精原幹細胞等等。近年來,幹細胞研究的一個新趨勢是希望將幹細胞誘導分化為雄性配子—精子或雌性配子—卵子,因而「胚胎幹細胞配子」成為一個新的研究熱點。
Nayernia K等科學家在7月10日出版的《發育細胞》雜誌上報導,人工精子可以生出小鼠,該研究最主要的進展體現在突破了以前通過胚胎幹細胞產生的精子從來沒有產生活的動物後代這一「瓶頸」,在「胚胎幹細胞配子」研究領域邁出了關鍵的一步。它的意義在於人類通過用胚胎幹細胞誘導分化為精子細胞的過程認識了精子發生、成熟的條件、過程和機理,如果某男性患者在精子發生或成熟的某一階段出了問題導致不育,就可以先分離該男子的精原幹細胞,然後在體外培養成熟,再與其妻子的卵子受精,產生自己的後代。
但是也應當看到,Nayernia K等科學家進行的胚胎幹細胞源的精原幹細胞發育為成熟精子的研究,目前還存在一些問題:首先,這種胚胎幹細胞源的精原幹細胞發育為成熟精子後尾巴短、不能運動或者活力很低,根本不能自身穿透卵子實現受精,因此不得不採取卵細胞質內精子注射的辦法使其完成受精過程;其次,所生的後代不是生長太快,就是生長阻滯,還有的伴發嚴重的呼吸和行走困難,甚至發展成肺部腫瘤,並出現生後5天~5個月就夭折的現象,這可能是培育精子時產生的基因缺陷所致;最後,成功率很低,用這種人工精子對210個正常卵母細胞進行單精子卵胞質內注射,只有65個卵子發育到2-階段細胞,將它們移植到雌性老鼠輸卵管中,最後僅有7隻小老鼠誕生,成功率僅為3%。
此外,本研究的缺憾在於沒有能夠使成熟的精子自然穿透卵子實現受精,而是採用了單精子顯微注射的方法,這很難使人確信這種人工精子就是完全成熟的,因為顯微注射未成熟的圓形精子(還沒有長出尾巴)也能產生後代。
我國關於精原幹細胞研究的報導始於2002年,2006年計劃生育生殖生物學國家重點實驗室研究員韓春生領導的研究組在Front. Biosci.上發表論文提出,小鼠精原幹細胞與胚胎幹細胞在自我更新調節方面具有共同的機理。但是,我國迄今尚未見到用精原幹細胞培育成成熟精子的報導。
男性不育是指由於男性因素引起的不育,據世界衛生組織統計:在所有的不孕不育疾病中,大約20%~25%是由男方引起的。近年來,男性不育症的發病率在我國城市育齡人口中約佔10%,而約有40%以上的不育男子出現精子生成異常。目前男性不育症治療的一個趨勢是精原幹細胞移植、自身未成熟生殖細胞的體外誘導成熟和胚胎幹細胞工程技術等。而要從根本上解決由於精子發生或者成熟原因引起的男性不育症,胚胎幹細胞工程技術的研究和完善是一個重要方向。
《發育細胞》雜誌發表的研究成果是人類第一次以小鼠為模型將胚胎幹細胞誘導分化成成熟精子,進而通過顯微受精得到小鼠的成功嘗試。從理論上說,通過這一途徑治療那些由於精子發生或者成熟原因導致的男性不育是可行的。這無疑為全球數百萬不育男性帶來了福音。
但是,如上所述,要真正將人造精子用於臨床治療還不能過於樂觀,目前使用這一技術還有很大的風險,還不能直接應用於治療人類男性不育。即便在技術細節上,也還有許多有待突破的地方,如提高從胚胎幹細胞誘導分化為成熟精子的成功率,解決這種精子的生理功能問題等。
幹細胞研究一直與倫理學問題相伴,這一研究同樣也不例外。如果這種技術將來完全成熟了,只要出於治療男性不育的需要從其自身採集分離精原幹細胞,在體外生產成為成熟的精子,再與其妻子的卵子進行受精,最終生出屬於他們夫婦的後代,應該不存在倫理學問題。但是如果由於某種原因要直接從胚胎幹細胞生產精子,就可能存在倫理學方面的問題,因為這種方法必須使用人類胚胎幹細胞,而人類胚胎幹細胞需要由人的早期胚胎獲得,它涉及到輔助生殖多餘卵自願捐贈和知情選擇問題,如果執行得不嚴格,就有可能帶來倫理和道德方面的問題。
此外,由胚胎幹細胞生產的男性精子並不是男性患者本身產生,由此產生的精子從遺傳來源上與該不育男性無關,也就是說,生的孩子與男性患者沒有遺傳關係。因此,這種技術也可能被用於製造沒有男性參與的孩子,即生出沒有父親的子女,這將會引發倫理學的爭議。
對於幹細胞研究中的倫理學問題要正確分析、準確把握。如果嚴禁幹細胞研究,就有可能阻礙科學的發展,影響了這項技術造福人類的步伐;如果不加約束,就可能產生非常嚴重的倫理和道德問題,因此,我國政府在嚴格對幹細胞研究加以管理的前提下支持以治療為目的的幹細胞研究,這也體現了「對人的生命和尊嚴的維護與尊重」原則。
(本報記者潘鋒採訪整理)