關鍵詞：雙雄性父系；中國科學院；Cell Stem Cell
2025年1月28日，由中國科學院的科學家團隊釋出的一項研究成果震撼了生物醫學界：他們利用胚胎幹細胞工程技術，成功製造出由兩位雄性父母孕育而成的“雙父鼠”，並且這些老鼠竟能存活到成年。
該研究發表於Cell Stem Cell雜誌，報道中詳細闡述瞭如何透過精準修改20個關鍵的基因印記區，打破了哺乳動物依賴雌雄基因互補的發育屏障，從而實現了單性別繁殖的可能性【1】。
研究也迅速引發廣泛關注【2】。
(本研究的流程圖。圖源：Ref 1)
基因印記–哺乳動物繁殖的“密碼鎖”
在哺乳動物中，正常的發育需要來自父母雙方的基因貢獻。
基因印記是指部分基因會根據其來源於父親或母親而呈現不同的表達狀態。這種獨特的調控機制確保了胚胎在生長過程中能夠獲得恰當的調控訊號。
研究團隊發現，正是這些印記基因構成了哺乳動物單性繁殖的根本障礙。過去嘗試利用雄性細胞構建雙父胚胎時，由於缺失了母源印記，胚胎往往在發育過程中出現嚴重異常，導致大部分胚胎停滯發育或早產死亡。
為了解決這一問題，研究人員針對20個關鍵的印記基因進行了精細的編輯。
他們採用了包括移碼突變、基因缺失以及調控區編輯等多種技術手段，對這些基因進行逐一修飾，從而在理論上“解鎖”了印記機制，使得來自兩位雄性父母的基因能夠在胚胎內協同發揮作用。
實驗過程與初步成果
研究團隊首先利用胚胎幹細胞技術，從雄性供體中提取出具備單倍體基因組的幹細胞，並透過基因編輯手段對其20個印記基因進行定點修改。
隨後，他們將這些經過修飾的細胞與另一位雄性供體的精子共同注入去核卵細胞中，藉助卵細胞作為“孕育器”，成功構建出含有雙父基因組的胚胎。
雖然在總共構建的胚胎中，只有約11.8%的胚胎最終發育到出生階段，但這項成果無疑證明了印記異常是阻礙哺乳動物單性繁殖的主要障礙。
出生的雙父鼠中，有部分個體成功存活至成年。
然而，這些成年雙父鼠並非完全正常：它們大多數表現出發育異常，例如生長速度不均、體型比例失調、壽命縮短等問題。此外，這些鼠即使達到了成年階段，其生殖能力也存在嚴重缺陷，均表現為不育狀態。
不過，研究人員同時發現，透過基因印記修改處理，胚胎幹細胞的多能性也得到了明顯改善，為未來克隆技術和再生醫學的發展提供了新的可能性。
意義與未來展望
這一研究成果不僅在基礎生物學研究上取得了重大突破，也為再生醫學及印記相關疾病的治療開闢了新的研究方向。
透過對印記基因的精準修改，科學家們不僅突破了哺乳動物單性繁殖的技術瓶頸，還發現這種方法有助於穩定幹細胞的多能性，從而提高克隆和細胞再生的效率。
未來，研究團隊計劃進一步完善基因編輯技術，爭取提高胚胎的成活率，並逐步解決成年雙父鼠存在的生長異常和不育問題。
他們還希望將這一實驗方法應用於更大體型的動物，如靈長類動物，雖然這將面臨更加複雜的印記基因組合和更嚴峻的技術挑戰。但無論如何，此項突破性成果都為人們提供了深入瞭解基因印記機制及其在胚胎髮育中作用的重要視窗。
與此同時，該技術在應用到人類生殖領域之前，還必須面對一系列倫理和安全問題。國際幹細胞研究學會目前明確規定，不允許進行可遺傳基因編輯用於生殖目的，也禁止使用人類幹細胞衍生的配子進行生殖實驗，因為這些方法目前仍存在較大風險。
因此，儘管這一研究在動物實驗中取得了顯著成效，但在短期內還無法直接推廣至人類應用。
編者按：
這項研究的成功實現，讓科學家再次認識到基因印記在生物發育中的重要性。
印記基因作為調控基因表達的“密碼鎖”，在哺乳動物發育過程中扮演著關鍵角色。透過“解鎖”這一機制，科學家們不僅成功構建出雙父胚胎模型，還為進一步探索胚胎髮育、克隆技術以及再生醫學提供了嶄新的實驗平臺。
此外，這一研究成果也激發了對單性繁殖可能性的廣泛討論。
在未來，如果基因編輯技術能夠進一步成熟，理論上甚至有望實現同性伴侶雙方均能貢獻基因，從而使得同性家庭擁有生育生物學意義上“共同”遺傳的後代。
然而，這一設想不僅涉及複雜的技術問題，更伴隨著深刻的倫理、法律與社會討論。
如何平衡科學進步與倫理限制，將成為未來生物醫學領域必須面對的重要課題。
References:
【1】 Li ZK, et al. Adult bi-paternal offspring generated through direct modification of imprinted genes in mammals. Cell Stem Cell. 2025 Jan 24:S1934-5909(25)00005-0. doi: 10.1016/j.stem.2025.01.005. Epub ahead of print. PMID: 39879989.
【2】 https://neurosciencenews.com/bipaternal-mice-genetics-28389/
作者：Dr. Henry。助理：ChatGPT
美國Healsan Consulting(恆祥諮詢)，專長於Healsan醫學大資料分析（Healsan™）、及基於大資料的Hanson臨床科研培訓（HansonCR™）和醫學編輯服務（MedEditing™）。主要為醫生科學家、生物製藥公司和醫院科研處等提供分析和報告，成為諸多機構的“臨床科研外掛”。
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