Science里程碑成果：沒有Y染色體，照樣能生娃

　　Y染色體是雄性的象征，其只存在于雄性體內，編碼了對雄性生殖十分重要的基因。現在一項新研究證實，通過輔助生殖利用無任何Y染色體基因的雄性生殖細胞也能生成活體小鼠后代。這一研究發現從新角度來探討了Y染色體基因的功能及進化。它支持了Y染色體基因可以被其他染色體上編碼的基因所替代這一假說。

　　兩年前，威夷大學John A. Burns醫學院生物起源研究所教授Monika A. Ward領導的研究小組，證實Y染色體只有兩個基因：睪丸決定因子Sry和精原細胞增殖因子Eif2s3y是雄性小鼠借助輔助受精生育后代所必需的。現在，這一研究小組與來自法國的研究人員合作，向前又跨進了一步，生成了完全缺乏整條Y染色體的雄性小鼠。

　　在這項發表于1月29日《科學》（Science）雜志上的新研究中，Ward和同事們描述了他們構建出“無Y染色體”雄性小鼠的過程，并確定了這些雄性小鼠產生生殖細胞并生育后代的能力。

　　研究人員首先用它的同源物，編碼在11號染色體上的直接靶基因Sox9替代了Y染色體基因Sry。在正常的情況下，Sry激活Sox9，會啟動一連串的分子事件，最終使得具有XY染色體的胚胎發育為雄性。研究人員利用轉基因技術在缺乏Sry的情況下激活了Sox9。

　　接下來，他們用編碼在X染色體上的同源物Eif2s3x替代了第二個必需的Y染色體基因 Eif2s3y。Eif2s3y和Eif2s3x屬于同一基因家族，在序列上非常相似。研究人員推測這兩個基因有可能發揮了相似的作用，兩者的總劑量至關重要。他們通過轉基因技術過表達了Eif2s3x，將這一X染色體基因提高至超過X和Y染色體正常提供的劑量。在這樣的條件下，Eif2s3x接管了 Eif2s3y的功能啟動了精子發生。

　　最后，Ward小組同時替換了Sry和Eif2s3y，構建出了沒有任何Y染色體DNA的XOSox9,Eif2s3x雄性小鼠。缺乏全部Y染色體基因的小鼠形成了睪丸，其中充滿了雄性生殖細胞。他們收集了圓形精子細胞，利用一種叫做圓形精子細胞注射(ROSI)的技術成功地讓卵母細胞受精。將發育胚胎移植到雌雄小鼠代孕母親體內，就生成了活體小鼠后代。

　　“無Y染色體”雄性小鼠的后代健康且擁有正常的壽命。“無Y染色體”雄性小鼠的女兒和外孫都具有生育能力，無需進一步的技術干預自身具有生殖能力。 Ward研究小組利用ROSI生成了連續三代的“無Y染色體”雄性小鼠，證實無Y染色體基因的雄性小鼠在技術輔助下能夠多次繁殖。

　　Ward說：“在小鼠和人類中，大多數的小鼠Y染色體基因是成熟精子發育和正常受精的必要條件。但談到輔助生殖，現在我們證實在小鼠中Y染色體的貢獻并不是必需的。”

　　這項研究提供了有關Y染色體基因功能和進化的一些重要新見解。它支持了Y染色體基因與其他染色體上編碼的同源基因之間存在功能冗余這一觀點。 Ward說：“這是個好消息。因為它表明了基因組中有一些后備策略，在正常情況下沉默的這些策略在某些情況下能夠接管對應功能。我們通過基因組操控揭示了兩個這樣的策略。目前尚不知道，在沒有人類的幫助下，響應環境改變是否可以激活這樣的替代信號通路。但這是肯定有可能的，并且已經發生在了缺失Y染色體的兩個嚙齒動物物種上。”

　　輔助生殖技術（ART）的發展使得能夠利用不能游動的、無活性或不成熟的生殖細胞，繞過各種正常的受精步驟。

　　最新的研究和Ward以往的研究報告均支持了在小鼠中ROSI是成功且有效的ART形式。在人類中，ROSI還處于實驗階段，是因為人們擔憂注射不成熟的生殖細胞的安全性及其他的技術困難。研究人員希望在小鼠研究中取得的成功可以促使重新評估人類ROSI是否適合成為未來攻克雄性不育的一種治療方案。

　　近年來，科學家在對Y染色體的研究中取得了不少引人注目的成果。2014年12月來自瑞典烏普薩拉大學等處的研究人員指出有抽煙習慣的男性比非煙民男性，Y染色體丟失的幾率要高三倍。這一發現也許解釋了對于大部分癌癥來說，為何男性比女性患癌幾率和癌癥死亡幾率都要高，而且抽煙為何對男性的影響，要比對女性的影響大。

　　2014年11月，Whitehead研究所的科學家們對小鼠的Y染色體進行了一次詳盡的測序，揭露了這種數量驚人且生物學復雜的動物，同時提供了一些有關哺乳動物性染色體間激烈的霸主之爭的獨特的見解。