科學家讓雄性老鼠孕育幼崽,實驗應用了什麼技術?

2021年08月01日08:43

  來源:數字北京科學中心

  近日,中國科學家通過在雄鼠身上構建懷孕老鼠模型,然後以剖腹產的方式成功分娩出幼崽,最終有10只小鼠發育到成年。雖然實驗的成功率很低,但這一結果讓人不禁感慨:未來生孩子是否有更多的選擇?

  雄鼠懷孕涉及哪些技術

  這一驚人的實驗究竟是怎麼完成的?主要依託於兩個技術。

  >>>>子宮移植(UTx)

  當前,子宮移植技術已經是一項比較成熟的技術了,在Google學術上的搜索結果多達9萬多條。科學家們甚至已經可以使用這項技術來讓天生子宮受損的女性有機會孕育一個新生命。在2014年,瑞典就誕生了第一個由移植子宮孕育的嬰兒。

  >>>>異種共生(Parabiosis)

  異種共生也可以簡稱為聯體,是兩種生物通過外科手術縫合皮膚,讓它們之間能夠進行血液循環分享的一種實驗過程。

  在2013年,哈佛大學的研究人員曾對聯體鼠進行了實驗,他們發現老年老鼠和年輕老鼠通過在聯體下共享血液,從而共享一些血液里的元素因子,最終實現了讓老年鼠在一定程度上“返老還童”的效果。

  研究者發現“在心臟、大腦、肌肉和幾乎所有其他被檢查的組織中,年輕老鼠的血液似乎給衰老的器官帶來了新的生命,使老年老鼠更強壯、更聰明、更健康。甚至使他們的皮毛更加光亮。”

  有了這兩類技術的支撐,整個實驗總共分為四個步驟:

  第一步:對雄性鼠進行閹割,即切除睾丸、附睾、精囊、前列腺器官。避免睾酮的產生影響胎盤若幹細胞的生長,也避免後續移植子宮時發生器官的碰撞。

  第二步:將被閹割的雄鼠與雌鼠進行手術連接,通過血液交換給雄性大鼠一個雌性微環境,也就是Parabiosis技術。這一步主要是讓後續雄鼠“懷孕”時能夠共享到雌鼠懷孕時產生的各種雌激素。

  第三步:對雄鼠-雌鼠的連接體中的雄鼠進行子宮移植(UTx)。並將處於囊胚期的胚胎轉移到雄鼠-雌鼠的連接體的雄鼠的移植子宮和雌鼠的自然子宮中。

  第四步:如果雄鼠“懷孕”情況正常,等到幼體發育成熟就對雄鼠進行剖腹產。

  最終,雄鼠成功孕育出10只健康的幼鼠,那這樣的實驗能夠大範圍的運用在其他哺乳動物身上嗎?能夠實現雄性動物生子這樣的醫學奇蹟嗎?

  在其他哺乳動物身上可行嗎?

  答案是:很難、很難、很難!

  >>>>實驗的難度大,對雌雄鼠傷害大

  根據該實驗的內容,整個實驗對雄鼠的條件是要徹底閹割,也就是讓參與生育的雄鼠在生育結束後完全喪失自然孕育後代的能力。

  對於雌性來說條件也非常嚴苛,除了與雄性鼠聯體的雌性鼠,另外還需要一個雌鼠來提供子宮。

  除此之外,該實驗還面臨著聯體困難等問題。古往今來有多少有權力的人為了能夠“返老還童”、“長生不老”想盡了辦法,就像前文提到的老年老鼠和年輕老鼠的聯體實驗一樣,這種輸送年輕血液的方法在囓齒動物的實驗中被證明是有效的。

  著名矽谷風險投資家彼得·泰爾在2016年就計劃使用來自 25 歲及以下人群的供體血漿進行聯體共生臨床試驗,來探索輸送年輕血液的是否能帶來“永生”。

  然而,光是血液共享都會出現很多的問題。輕則會出現頭痛、瘙癢、呼吸困難、皮疹或發燒的副作用,重則會出現過敏反應、溶血反應(接受者的免疫系統攻擊捐贈的紅細胞,受到攻擊的細胞會產生並釋放可能損害腎臟的有害元素)、傳染接受者的致命病毒,甚至造成肺部損傷。

  光是血液共享就會有這麼多的問題,更別提很多大型哺乳動物體內具有複雜的結構。因此想要進行聯體手術的話,各方面要求也會非常高。

  >>>>雄鼠懷孕實驗的成功率極低

  就算解決了聯體的問題,聯體中雄性成功受孕並生出健康的下一代的幾率還是很小。

  在實驗中一共有46對雌雄聯體的老鼠,其中聯體老鼠中的雌鼠被植入562個胚胎,聯體老鼠中的雄鼠被植入280個胚胎。

  胚胎在子宮裡面發育正常的概率分別是:聯體雌鼠有30.07%,聯體雄鼠有9.64%。

  而成功分娩後,幼鼠能夠健康存活下去的概率又分別是:聯體雌鼠有50.0%,聯體雄鼠有34.5%。

  聯體中的雄鼠能夠成功孕育下一代的幾率是很小的,而且聯體中的雌鼠也比正常的雌鼠成功孕育下一代的幾率要小很多。

  綜合來看,這樣的實驗想要達到大範圍運用的程度需要解決的問題還有很多,換句話說,目前的技術還不足以支援這一類實驗的實際應用。

  >>>>實驗備受倫理爭議

  事實上,這項實驗只是將已經受精的胚胎移植到有懷孕雌鼠血液環境滋養下的聯體雄鼠的移植子宮中,沒有讓雄鼠有“受孕”的過程,也沒有讓移植子宮在獨立的雄鼠身體內健康的存活。

  中國人民大學哲學院教授、科技哲學領域專家劉永謀就對這項實驗評論到:“這個實驗把公鼠作為營養提供工具,而其他步驟相當於器官移植、變性手術加人工代孕,在科學研究上沒有意義。”

  所以有很多的研究者認為這項實驗僅僅是為了滿足研究者好奇心做的毫無科學價值的實驗,並且在子宮移植、雌鼠雄鼠聯體的過程中對雌鼠雄鼠的傷害都是很大的。

  雖然實驗作者強調了在實驗過程中減少了實驗個體的數量,也在所有的手術過程中使用麻醉。但是從實驗的過程來看,數隻提供子宮的雌鼠的“犧牲”、聯體“懷孕”雄鼠僅僅作為胚胎的營養載體,違反了《實驗動物福利倫理審查指南》國家標準中的減少(減少實驗動物的使用數量)和優化(減少對實驗動物的傷害)原則。

  但也有研究者認為這個實驗有很大的突破,打破了自然界的規律,在生物科學的進步的道路上邁出了很大的一步,有了這一步的邁出才能有今後更多的生物科學實驗的產出。

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