國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，在過(guò)去十年中，男性不育的比率一直在上升，主要原因是精子缺乏或精子死亡，人工精子的需求日漸迫切。

人工精子并不是人為制造的精子，只是將人體的精原干細(xì)胞用科學(xué)的技術(shù)提取出來(lái)，在體外的環(huán)境里培育成精子，最終和卵子結(jié)合完成受精的過(guò)程。

人造精子研究已經(jīng)持續(xù)了十幾年的時(shí)間，近日，日本京都大學(xué)在Cell Stem Cell上發(fā)表的研究表明，小鼠多能干細(xì)胞可以分化成有功能的精子，且可以成功孕育出健康、可孕的后代。

人造精子已在小鼠身上實(shí)現(xiàn)

1994年，美國(guó)的研究人員發(fā)展了在小鼠間移植精原干細(xì)胞的方法。1996年，科研人員將健康雄性老鼠的冷凍精原干細(xì)胞，植入了不能生育的雄性老鼠體內(nèi)之后，后者順利產(chǎn)生了精子。

但是此后數(shù)年間，人造精子研究進(jìn)展不大。直到2003年初，日本研究人員宣布成功地把實(shí)驗(yàn)鼠的胚胎干細(xì)胞變成了精子細(xì)胞。

2004年，美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的研究者報(bào)道，他們用雄性老鼠的胚胎干細(xì)胞培育出精子細(xì)胞，并且把這些精子細(xì)胞注入了卵子。這也是首次使用人造精子使卵子受精的報(bào)道。同年，新加坡科學(xué)家培育出魚(yú)的精原干細(xì)胞，并從中培育出了活的成熟魚(yú)精子。

2011 年，小鼠孤雌單倍體胚胎干細(xì)胞系首次于體外成功建立，該成果由英國(guó)科學(xué)家 Wutz 實(shí)驗(yàn)室、奧地利科學(xué)家 Penninger各自獨(dú)立完成。

2012年，中科院上海生科院生化與細(xì)胞所李勁松等團(tuán)隊(duì)證實(shí)單倍體孤雄干細(xì)胞具有可替代精子和快速傳遞基因修飾能力。以往的所謂“人造精子”都是將干細(xì)胞在體外分化變成一個(gè)精子，這樣的精子是不能分裂，不能擴(kuò)增的。但是這項(xiàng)研究的孤雄胚胎干細(xì)胞是可以在體外不斷培養(yǎng)，不斷傳代的，它具有精子的特性。這是一個(gè)完全不同的概念，也是一個(gè)重大的突破。

2016年2月底，一支由中國(guó)科學(xué)院、南京醫(yī)科大學(xué)等組成的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，利用小鼠的胚胎干細(xì)胞，在體外培育出了具有生殖功能的精子細(xì)胞，并成功用其繁衍出小鼠后代。結(jié)果發(fā)表在《Cell Stem Cell》上。

而最近，日本京都大學(xué)的研究人員在Cell Stem Cell 上發(fā)表的研究表明，小鼠多功能干細(xì)胞可以分化成有功能的精子，且這些精子可成功生產(chǎn)健康、可育的后代。

多功能干細(xì)胞分化成精子，通常分為三個(gè)模仿自然發(fā)育的階段：首先，干細(xì)胞分化為原始生殖細(xì)；然后分化為精原細(xì)胞，這是確定男性性別的過(guò)程；最后分化為精子。這項(xiàng)研究證明在小鼠上可行，為在試管中產(chǎn)生男性精子提供了很好的模型。

臨床人造精子技術(shù)進(jìn)展如何？

據(jù)報(bào)道，英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)教授卡里姆·納耶尼亞和他的同事們報(bào)道，可以通過(guò)男性骨髓細(xì)胞培育“人造精子”的技術(shù)。研究小組從男性志愿者身上提取一些骨髓組織，并從中分離出干細(xì)胞，將這些干細(xì)胞培育成精原細(xì)胞。

對(duì)于大多數(shù)男性來(lái)說(shuō)，他們體內(nèi)的精原細(xì)胞最后都能自然發(fā)展成為成熟的精子。可以通過(guò)手術(shù)的方法分離病人的精原細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)法使這些精原細(xì)胞產(chǎn)生具有生殖功能的精子，再將這些精子植入到患者體內(nèi)或直接冷凍保存，以便擇期將妻子的卵子取出進(jìn)行體外受精；

還可能通過(guò)核移植的克隆技術(shù)生產(chǎn)出攜帶有不育男子的遺傳物質(zhì)（DNA）的胚胎干細(xì)胞，這些胚胎干細(xì)胞再經(jīng)過(guò)培育，生產(chǎn)出人造精子。解決這一系列問(wèn)題，將能用于治療男性不育癥。

女性也能培育“人造精子”？

《西游記》中，唐僧師徒四人路過(guò)女兒國(guó)，唐僧和八戒誤喝了子母河的水竟然懷孕了！后來(lái)從女兒國(guó)的人口中得知，女兒國(guó)沒(méi)有男子，當(dāng)她們成年之后就去喝子母河的水，幾天后就可以生下一個(gè)女孩。這顯然是作者的異想天開(kāi)，但是科學(xué)發(fā)展至今，科學(xué)家或許能做到讓女生沒(méi)有男盆友也能擁有自己的孩子了！

人造精子同時(shí)也是一項(xiàng)能讓女性獨(dú)立生育的技術(shù)。科學(xué)家從女性身上提取骨髓細(xì)胞，分離出干細(xì)胞，將這些干細(xì)胞培育成“人造精子”，成熟的女性“人造精子”將可以和卵子進(jìn)行試管授精，生育繁衍后代。這意味著從理論上來(lái)說(shuō)，利用女性的骨髓細(xì)胞產(chǎn)生的“人造精子”，但此舉亦引發(fā)了巨大的爭(zhēng)議和質(zhì)疑。

如果將來(lái)真能通過(guò)女性骨髓細(xì)胞培育出成熟的“人造精子”，并用于孕育后代，那么這些“人造精子”只能生出女兒。因?yàn)橥ㄟ^(guò)女性細(xì)胞培育的“人造精子”中將缺少生育男孩所必需的Y染色體。

不過(guò)，科學(xué)家觀察到，只有攜帶XY染色體的胚胎干細(xì)胞才能最終培育出人造精子，而帶有女性特征的XX染色體的干細(xì)胞，雖然能夠形成早期的精原干細(xì)胞，卻始終無(wú)法通過(guò)減數(shù)分裂的考驗(yàn)。

人類的繁衍不需要男人了？

李勁松教授提到：從技術(shù)上層面可以這么理解，但是從生物進(jìn)化的角度肯定是不可取的。因?yàn)榫拥漠a(chǎn)生在減數(shù)分裂中會(huì)發(fā)生姐妹染色體互換，這是物種進(jìn)化的一個(gè)重要保證。“人造精子”所有精子的遺傳信息是完全相同的，缺少了姐妹染色體互換的環(huán)節(jié)，這對(duì)物種進(jìn)化是非常不利的。

臨床實(shí)踐證明，無(wú)論是對(duì)單基因突變還是多基因突變導(dǎo)致的遺傳病，人造精子的修復(fù)效果都很顯著，是其他技術(shù)望塵莫及的。將來(lái)如果真要應(yīng)用到人類，或許可以用于治療父性攜帶的遺傳疾病。比如說(shuō)某位父親有遺傳疾病，可以用他的精子構(gòu)建一個(gè)細(xì)胞系，在細(xì)胞系中把遺傳病基因修復(fù)好，然后當(dāng)正常精子使用，生出一個(gè)健康的小孩。這其實(shí)可以作為個(gè)性化的醫(yī)療手段。

但是這需要該技術(shù)非常成熟和完善，目前來(lái)說(shuō)是做不到。另外，將該技術(shù)應(yīng)用到人類，也面臨著一些倫理方面的爭(zhēng)議和障礙。

參考文獻(xiàn)

1.Mouse embryonic germ (EG) cell lines: transmission through the germline and differences in the methylation imprint of insulin-like growth factor 2 receptor (Igf2r) gene compared with embryonic stem (ES) cell lines. Development. 1994 Nov;120(11):3197-204.

2.Expression of a specific mouse germ cell nuclear antigen (GCNA1) by early embryonic testicular