公老鼠也能生崽了

(來源：麻省理工科技評論）

日本的一個研究團隊成功從雄性細胞中去除 Y 染色體，并進一步培育出了由雄性小鼠克隆而來的雌性小鼠。目前，這項研究已經以預印本形式發表于 bioRxiv，但尚未經過同行評審。

這項研究的成果或顛覆科學家對生殖的傳統認識，參與領導研究的生物學家石內崇（Takashi Ishiuchi）表示，“在我們的研究領域，一直存在一個根深蒂固的觀念，那就是繁殖必須同時有雌性和雄性參與。現在我認為，我們或許能夠改變這種認識。”同時，石內崇和日本理化學研究所生物資源研究中心研究員俁野省吾（Shogo Matoba）還希望，這項技術未來能夠用于拯救瀕危物種。

石內崇表示，團隊的靈感來自一種名為沖繩碎石蝦虎魚（Okinawa rubble goby）的魚類。這種魚在特定情況下能夠改變性別：如果種群中沒有雄性，一些雌性就可以轉變為雄性，從而與其他雌性交配；雄性同樣也能轉變為雌性。

對于瀕危物種保護來說，這項能力非常有用。此外，實驗室也曾意外出現過類似現象：2009 年，研究人員報告，他們用雄性小鼠細胞克隆出 27 只小鼠，其中意外誕生了一只雌性小鼠。

當一個物種的數量下降到極低水平時，科學家有時會嘗試通過克隆來增加個體數量。但問題在于，克隆過程技術復雜、效率不高；克隆產生的是遺傳信息幾乎完全相同的個體，后代也因此更容易受到疾病影響。

通常來說，克隆只能復制原個體已有的遺傳信息。如果克隆的是雄性動物，得到的通常也只會是雄性。假設一個物種最終只剩下雄性個體，那么單純繼續克隆雄性，并不能真正解決繁殖問題。

因此，石內崇一直在嘗試通過改變細胞染色體來繞過這一限制。哺乳動物的 DNA 以成對染色體的形式存在，其中包括一對性染色體。通常情況下，雌性的性染色體為 XX，雄性則為 XY。決定哺乳動物雄性發育的關鍵之一，就是 Y 染色體。石內崇和同事開發了一種基于 CRISPR 的工具，用來清除 Y 染色體。他們的方法會靶向 Y 染色體上的一個關鍵區域，這一區域負責確保細胞每次分裂時，新的子細胞都能繼承 Y 染色體。

研究人員把這項技術命名為 Y-CUT。當他們在早期小鼠胚胎中測試 Y-CUT 時，發現這種方法確實能夠清除 Y 染色體。隨后，研究人員將處理后的 XY 胚胎移植到代孕母鼠體內，最終出生的卻是雌性幼鼠。研究團隊將這一過程稱為“性別逆轉”。這些雌性小鼠的性染色體并不是通常的 XX，而是 XO，也就是說，它們只有一條 X 染色體。不過石內崇和俁野省吾表示，這似乎并沒有對小鼠造成明顯影響。它們能夠正常長大，身體健康，而且具備生育能力。

在第二項實驗中，研究人員進一步發現，Y-CUT 還可以用來把雄性小鼠克隆成雌性。標準的動物克隆通常會從成年動物的細胞中取出含有 DNA 的細胞核，再將其植入一個已經去除自身遺傳物質的卵細胞中。在適當條件下，這個細胞隨后可以發育成與原始供體遺傳信息幾乎完全相同的動物。

俁野省吾和同事采用了類似的方法。他們先獲得大量克隆細胞，然后利用 Y-CUT 處理其中一部分，再將這些細胞用于產生胚胎，并移植到代孕母鼠體內。最終，研究團隊成功利用雄性小鼠的細胞培育出了雌性克隆鼠。

俁野省吾表示，除了缺失 Y 染色體之外，這些雌性小鼠與最初的雄性供體在遺傳上幾乎完全相同。在另外一些實驗中，研究人員還成功利用經過冷凍保存的雄性細胞培育出雌性克隆鼠。更重要的是，由同一雄性來源產生的雄性和雌性克隆鼠，還能夠互相交配，并生下健康的后代。這一結果意味著，Y-CUT 未來或許可以和“冷凍動物園”結合使用。所謂“冷凍動物園”，是指將不同動物物種的細胞和組織長期低溫保存起來的生物資源庫。借助 Y-CUT，科學家理論上可以從其中保存的雄性樣本中，進一步制造出雌性個體。

這項技術的用途并不局限于物種保護。沃德說，“它未來也可能被用于培育基因工程動物。”對于需要進行多處基因編輯的實驗動物來說，培育過程往往耗時又昂貴。如果能夠直接從某個經過復雜基因編輯的雄性動物中，同時獲得雄性和雌性克隆個體，就可能幫助研究人員節省大量時間和成本。

當然，Y-CUT 遠非完美。目前，這種方法仍然需要使用去除細胞核的卵細胞，而這些卵細胞必須來自同一物種的雌性，或者至少來自親緣關系非常接近的物種。因此，如果一個瀕危物種最后只剩下雌性個體，Y-CUT 本身并不能解決問題。

這項技術之所以能在小鼠身上取得較好效果，還有一個特殊原因：XO 雌性小鼠依然具備生育能力。但這一情況并不適用于所有哺乳動物。不過，近年來出現的其他生殖技術，未來可能與 Y-CUT 形成互補。比如，在2023 年，大阪大學的林克彥（Katsuhiko Hayashi）和同事曾證明，他們能夠把雄性小鼠的細胞轉化為卵細胞。借助這一方法，研究人員最終培育出了擁有“兩位父親”的小鼠。而同樣的技術，也可能為 Y-CUT 提供所需要的去核卵細胞。

同時，石內崇還在研究另一種方法：向細胞中額外加入一條 X 染色體，從而得到 XX，而不是 XO。這樣做或許能恢復某些物種雌性個體的生育能力。

另一方面，如果科學家面臨的情況恰好相反，比如一個物種只剩下雌性，但需要制造雄性，也可能存在其他解決辦法。幾個月前，山梨大學的若山沙耶香（Sayaka Wakayama）及其同事證明，他們可以將大鼠的染色體插入小鼠細胞中。諾瓦克認為，類似方法未來或許可以用于制造帶有 XY 染色體的雄性胚胎。

此前，一個保護團隊曾利用上世紀 80 年代保存下來的細胞，克隆出一只雌性黑足鼬。諾瓦克表示，這只雌性個體擁有極高的保護價值。但問題是，一只雌性一生只能產下有限的幾窩幼崽。相比之下，如果能夠克隆出一只雄性，它一生可能參與數十窩后代的繁殖，因此會更有價值。

https://www.technologyreview.com/2026/08/12/1141768/scientists-just-created-female-clones-of-male-mice/