用胚胎干细胞转化的精子培育出的老鼠幼崽图片。

正在靠近卵子的精子。

    新闻背景   

    据报道，日本科学家从形成刚几天的老鼠晶胚里提取干细胞，在培养皿中诱导分化成原始生殖细胞。接着把它们移植到不育老鼠的睾丸里，生长成功能健全的精子。他们再用这些“人造精子”给卵子受孕，产下60只非常健康的小老鼠。这些小老鼠长大成年后，也都有了自己的后代。该研究成果发表在最新出版的《细胞》杂志上。 

    前年差不多也是这个时候，关于“人造精子”的话题就曾经被人们热议过一阵儿。当时，英国纽卡斯尔大学和东北英格兰干细胞研究所的科学家在《干细胞研究及进展》杂志上发表了一篇论文，表示他们首次利用人体干细胞造出人造精子。人造精子是从一个5天大的男性胚胎的干细胞提取出来的，完全在试管中制造。据说，英国科学家调制出一种化学物质和维生素构成的“鸡尾酒”，在这种“鸡尾酒”培养环境下，人体干细胞转变成精子。通过显微镜观测，可以清晰地看到这种人造精子有头和尾，并能像正常的精子一样游动。 

    “可惜的是，不知因为什么原因，这篇论文后来被撤掉了。看来里面是有问题的。而且，《干细胞研究及进展》也不算第一流的学术刊物。而《细胞》就不同了，它是我们这个领域里最顶尖的期刊。”长期从事人造精子研究的中科院动物研究所生殖生物学国家重点实验室韩春生研究员这样说。 

    和克隆技术过程相反，相互配合才能解决男性不育问题 

    “利用胚胎干细胞诱导分化产生精子，是和克隆技术相反的一个过程。前者是把全能细胞定向培养成某种高度分化的具有特定功能的细胞；而克隆技术是把高度分化的细胞还原成全能的原始细胞。”韩春生这样解释。 

    受精卵分裂发育成囊胚时，囊胚中心一团细胞的每一个都具有发育成一个新的个体的潜能，被称作具有全能性，这些细胞可以在培养皿中无限分裂扩增，被叫做胚胎干细胞。这些细胞再往下分化发育就形成了各种类型的细胞，丧失了全能性。 

    用胚胎干细胞来培养各种人体组织和器官，是目前科学研究中十分热门的一个方向。而这显然与克隆技术发展的刺激有关。很容易理解，当一个人的组织和器官出现某种问题的时候，只有用他自身的组织和器官来替换才是最理想的。利用克隆技术，我们可以用一个人的体细胞培育出与他基因完全相同的胚胎干细胞，再利用这种胚胎干细胞制造出特定的组织或器官，我们就可以实现自身器官的替换了。 

    制造“人造精子”解决男性不育问题，遵循的是同样的思路。利用胚胎干细胞产生精子，获得的是这个胚胎的精子。更形象一些说，如果这个胚胎是一个男婴，如此获得的精子和这个男婴长大成熟后自然产生的精子是完全一致的。一个男性不育患者要想获得自己的精子，首先要拿出自己的体细胞通过克隆等技术还原为胚胎干细胞，然后再利用这个胚胎干细胞培育精子，经过这样一个往复的过程才能如愿以偿。 

    日本科学家的最新成果并非完全“人造” 

    韩春生研究员表示，日本科学家此次发表的成果确实是一个很大的突破，但仍然只是人造精子研究领域一个阶段性的发展成果。比如，他们在实验室培育成功的其实只是原始生殖细胞，而并不是真正的精子细胞。 

    我们知道，人体一般的细胞拥有23对染色体，比如精原细胞和卵原细胞就是这样。而精子和卵子作为特殊细胞，染色体数目只有普通细胞的一半，即23条。这样一来到卵子受精后，受精卵的染色体数目就重归为23对。 

    精原细胞只有经过减数分裂，染色体数目减少一半，才能变成真正意义上的精子。而在日本科学家这一次的工作中，这个过程不是在实验室人工完成的，而是把精原细胞植入老鼠的睾丸里，通过自然过程完成的。 

    不过，韩春生也介绍说，前不久有另外的日本科学家恰恰发表了这样的研究成果：他们将小鼠的睾丸组织在体外培养，在实验室环境中成功进行减数分裂，并获得了能产生后代的精子。 

    把不同科学家的研究努力结合起来，也许未来我们可能向前走得更远。韩春生表示，中国科学家在人造精子领域也一直进行着自己的努力，而日本科学家的突破让他们有了更多的紧迫感。 

    真正获得应用还有很多困难需要克服 

    韩春生介绍说，在日前公布的日本科学家这一成果中，采用的老鼠胚胎干细胞一部分来自自然产生的胚胎，一部分来自人工诱导的多功能干细胞即iPS细胞。 

    iPS细胞是体细胞克隆技术的一种新发展。普通的体细胞克隆技术成功率非常低，实用价值不大。2006年，日本京都大学的山中伸弥将四个基因导入至小鼠的体细胞，经重新编程后，诞生出世界上第一株iPS细胞；几乎与此同时，美国威斯康辛大学的汤姆森利用另外的基因，也成功得到了iPS细胞。而这些导入基因在完成了回拨分化时钟的任务后，可以过河拆桥般地将其“卸载”。这种新技术一经公布立即成为学界关注的热点。 

    然而，美国科学家利用基因芯片技术比较了iPS细胞和人胚胎干细胞之间基因表达的情况，发现其中仍然存在不小的差异。 

    更糟糕的是，研究发现，此过程中用到的一个导入基因很危险。该基因在体内的异常表达，常常与某些肿瘤的诱发关系甚密。此外导入基因时需要用到病毒载体，这种载体的特点是会随机插入到宿主基因组中，倘若一旦插入有误，那么有可能导致癌症发作的后果。 

    目前，科学家们还希望通过另一个途径进行努力，即不通过胚胎干细胞，直接利用体细胞在实验室中培育获得精子细胞。但无论通过哪种方式，要想在人体上进行这种实验，都是充满了风险，必须慎之又慎的事情。 

    延伸阅读   

    女性身体也能培育“人造精子”？ 

    我们知道，男性和女性的区别在于，男性携带XY染色体，而女性携带XX染色体。而精子细胞只带有一半染色体数目，半数含Y染色体，半数含X染色体。 

    在实验室环境中，带有女性特征的XX染色体的干细胞，也能够形成早期的精原干细胞。从理论上来说，这样的精原干细胞通过减数分裂，也可以形成含X染色体的精子细胞。更直接地说，利用生物技术，可以利用女性体细胞培育出人造精子。当然，这样的人造精子和卵子结合后，只能产生女性后代。 

    不过，在现阶段的实验中，科学家观察到，只有携带XY染色体的胚胎干细胞才能最终培育出人造精子，而带有女性特征的XX染色体的干细胞，虽然能够形成早期的精原干细胞，却始终无法通过减数分裂的考验。其中的原因还并不清楚。 

    也许，更大的障碍在于，即便可以利用女性身体组织培育出“人造精子”，甚至同样的道理，可以利用男性身体组织培育出“人造卵子”，我们的社会伦理是否能接受这样的技术？正如有人质问的那样“谁还需要男人和女人？现在只需要人造子宫，我们将会彻底改写人类生殖方式。” 

    背景资料   

    人体干细胞“造精”由来已久 

    利用干细胞培养“人造精子”的研究由来已久。早在2003年，就有数个研究小组声称制造出“人造精子”，但让实验鼠怀孕的努力以失败告终。 

    2006年，英国纽卡斯尔大学一个研究小组从雄性小鼠的胚泡中提取出干细胞，经过诱导，干细胞转化成了精原干细胞。在实验室条件下，经过72个小时的分化，诞生出了成熟的小鼠人造精子细胞。随后，科学家利用这种精子使正常小鼠卵子受精，再将受精卵发育成的胚胎植入到雌性代孕小鼠的子宫中。  

    遗憾的是，这种胚胎发育成功率非常低。研究者植入了数百个胚胎，但最终只有7只小鼠顺利诞生，其中一只在出生后不久就夭折了，另外6只也在5个月内死去。这远远低于正常小鼠两年的平均寿命。