動物“代孕父親”來了 畜種改良進程將大大加快
2020-10-13 10:53:19      來源:科技日報

基因編輯得到的“代孕”公牛。圖片來源:物理學家組織網

都聽説過“代孕母親”,但你聽説過“代孕父親”嗎?這並非天方夜譚。

從常識來看,雄性動物沒有子宮,無法完成孕育新生命的重任。與“代孕母親”不同的是,“代孕父親”只是為了培育更多優良精子。

這一技術進展9月14日發表在《美國國家科學院院刊》上,為美國威斯康辛州立大學、猶他州立大學、馬里蘭大學和英國愛丁堡大學羅斯林研究所的研究人員6年合作的結果。

動物胚胎被培育成“代孕父親”

因克隆出世界上第一隻哺乳動物多利羊而聞名的英國愛丁堡大學羅斯林研究所的研究人員與美國科學家合作,利用基因編輯工具CRISPR-Cas9,在動物胚胎中敲除一種與男性生育能力有關的基因——NANOS2基因,這些動物胚胎將被培育成“代孕父親”。將捐贈動物(供體)的幹細胞移植到“代孕父親”的睾丸後,“代孕父親”們開始產生只含有供體動物遺傳物質的精子。

那麼,這次基因編輯技術在培育“代孕父親”的過程中是如何操作的?“利用基因編輯工具CRISPR-Cas9,敲除了動物胚胎中雄性育性特有的基因,使該雄性動物無法產生精子而沒有生育能力。研究人員再將其他種畜的精原幹細胞移植到基因編輯動物的睾丸中,使其可以正常產生精子。”中國農業大學分子生物學博士湯波在接受科技日報記者採訪時表示。

湯波説,由於基因編輯雄性動物產生的精子並不屬於自己,而是屬於其他種畜的,因此這種基因編輯動物被稱為“代孕父親”。相對而言,胚胎移植和體細胞克隆技術則需要使用“代孕母親”,生育出遺傳上屬於其他種畜的後代。

值得注意的是,“代孕父親”所產生的精子只含有供體動物的遺傳物質。也就是説,這些精子孕育出的後代是供體動物的,“代孕父親”充當的角色是精子生產機器以及幫助雌性完成受孕。

研究人員稱,這項技術將加速家畜所需特性的傳播,並提高全球食物產量。它還將使偏遠地區的育種者能夠更好地獲得世界其他地區優秀動物的優良特性,並使山羊等難以運用人工授精技術的動物獲得更精確的育種。另外,這項技術還為瀕危物種的遺傳保護打開了大門,瀕危物種因數量不斷減少,從而限制了它們的遺傳多樣性。

可克服現有畜牧業育種技術侷限

幾十年來,科學家們一直在尋找一種製造代孕後代的方法,以克服選擇性育種和人工授精的侷限性。在很多時候,人工授精要求嚴格而且無法成功應用在一些動物身上,這阻礙了培育更優良動物品種的進展。

“代孕父親”技術可以解決這些問題,因為這種技術以自然的方式,通過正常繁殖傳遞供體的遺傳物質,這使得牧場主和牧民能夠讓養殖的動物在牧場或田野上正常地互動。因為分化精子的幹細胞通過冷凍可以運送至不同的地方,捐贈者和代孕者甚至可隔空“傳遞遺傳物質”。

湯波介紹,利用這種“代孕父親”技術,科學家可以使得原本性能低下的種畜生產出大量性能優良的精子,再結合人工授精技術,可以快速繁殖出大量的優良畜羣,大大加快畜種改良進程,提高畜產品生產效率和飼料轉化率。

湯波舉例道,在畜牧生產中發現一頭最優秀的種公豬後,一般會採用這頭種豬的精液給儘可能多的母豬配種。但是一頭種公豬精液生產能力是非常有限的,而要採取常規技術培育出這種優良種公豬,又需要幾年時間。如果通過“代孕父親”技術,則可以藉助更多的“代孕父親”,在短時間內生產大量優良精液。

為什麼之前的動物人工繁育技術不能滿足畜牧業的育種需求?湯波介紹,人工繁育技術包括人工授精、胚胎移植等技術。人工授精是利用優良公畜的精液配種儘可能多的母畜,充分發揮優良公畜的遺傳優勢,但是優良公畜特別是最優秀的公畜,往往並不多見,因此限制了人工授精技術的使用。

“胚胎移植技術則是將在體外製備的胚胎或超數排卵獲得的胚胎,移植到性能低下的其他母畜體內,短時間孕育更多優良母畜的後代,以儘量發揮優良母畜的遺傳優勢。如果優良母畜數量偏少,胚胎移植技術也無法發揮作用。”湯波説。

編輯: 曾子芮 責任編輯: 孫紅亮

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