作者:宗华 来源:中国科学报 发布时间:2016/5/12 8:12:16
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干细胞能否拯救北白犀
科学家尝试将犀牛组织转变成精子和卵子细胞

Fatu是仅剩的3头北白犀之一。图片来源:Ben Curtis/AP Photo

北白犀是一个正在等待灭绝的物种。仅有的3头北白犀被圈养在肯尼亚一个防卫严密的保护公园内。不过,它们已无法自然繁殖。一头名叫Fatu的15岁雌性北白犀,或许是这个曾成群结队游荡于非洲中部大草原的物种中最后的幸存者。

在改变这一状况的最后努力中,研究人员日前公布了一项旨在拯救北白犀的大胆计划的细节。具体方法是将来自存活犀牛和冷冻的细胞转变成精子和卵子细胞,然后利用体外受精(IVF)创造胚胎,从而使整个种群复活。由美国加州圣地亚哥动物园以及德国柏林莱布尼茨动物园和野生动物研究所领导的团队,已开始为这一想法努力。他们表示,这或许能为拯救濒临灭绝的其他动物,甚至为复活已经灭绝的动物提供指导。不过,批评人士认为,这项可能需要数百万美元的计划或是一场空想。他们还担心,这会将注意力从更加广泛的保护努力中转移。

“如果我们不做这些,北白犀将会灭绝。”圣地亚哥动物园物种保护遗传学家、此项拯救计划的主要构思者Oliver Ryder表示。该计划发表在日前出版的《动物园生物学》杂志上。此项策略制定于去年12月在奥地利维也纳举行的一次会议。来自两家动物园的团队以及干细胞和生殖生物学领域的专家参加了此次会议。“这真的是一幅战略性的路线图,但同时面临着很多障碍。”领导莱布尼茨团队的生殖生物学家Thomas Hildebrandt说。

上世纪60年代,全球约有2300头北白犀。然而,非法狩猎使这一数量锐减。对于仅剩的3头北白犀来说,自然繁殖已行不通。42岁的雄性北白犀Sudan拥有非常稀少的精子数量。其26岁的“女儿”Najin腿上有伤,这意味着她无法承受同其交配的雄性北白犀或怀孕增加的重量。而它的“女儿”Fatu患有阻止胚胎植入的子宫疾病。不过,来自另外10头北白犀的精子和其他细胞正处于冷藏中。

首先,研究人员将尝试来自现有精子和卵子细胞的胚胎。Hildebrandt介绍说,今年他将前往这些动物生活的奥佩杰塔自然保护区,以收集来自Fatu和Najin的卵子细胞。随后,用一些冷冻的精子使其受精,并且植入“代孕母亲”(一只南白犀)的体内。

不过,还未有人利用IVF制造出能生长发育的犀牛胚胎,更不用说将其植入“代孕母亲”体内了。因此,圣地亚哥和莱布尼茨团队均致力于在南白犀身上研发此项技术。目前,全球约有2万头南白犀。Hildebrandt很有信心,诸如将胚胎植入“代孕母亲”体内等障碍将在几年内得到克服。“在Najin或Fatu死去之前,它们将看到另一头北白犀。这一点我可以保证。”他说。

目前,Najin和Fatu是IVF可使用的唯一卵子细胞来源。这一有限的基因池意味着,不可能创造一个多样性丰富到足以使其在野外繁盛的北白犀种群。因此,在第二阶段,研究人员将尝试把冷冻的犀牛细胞转变为能分化成任何组织类型包括卵子和精子的干细胞。2011年,由斯克里普斯研究所干细胞学家Jeanne Loring领导的团队利用Fatu的皮肤细胞创建了这种被称为诱导性多能干(iPS)细胞的细胞。不过,利用iPS细胞创建精子和卵子不会那么简单,并且需要在实验室中培养犀牛的干细胞以及诸如小鼠等其他动物的生殖组织。“所有技术均在其他物种身上实现了。”Loring说,“但目前仍不确定它们能否被直接应用到犀牛身上。”

此前,环保人士一直试图利用生殖技术将物种从灭绝的边缘拉回来。例如,本世纪,研究人员尝试利用克隆技术复活庇里牛斯山羊和一个野牛物种。犀牛计划中的细胞重编程部分则要雄心勃勃得多。“我并未看见任何技术上无法实现的地方。”哈佛医学院基因组学家George Church表示。他希望利用一些相同的方法复活猛犸象,或者至少将亚洲象改造成能在西伯利亚生存并繁盛的物种。

事实证明,资金可能是最大的障碍。自从圣地亚哥动物园的最后一头北白犀Nola在去年死去,该动物园已为上述项目筹集了约200万美元。不过,其拒绝透露预估的项目全部开支。Hildebrandt介绍说,他的团队在筹集资金上不太走运,而通过IVF创造一头犀牛将需要数百万美元。

Ryder表示,为拯救和保护北白犀花费巨额开支是值得的——这不仅能拯救该物种,还会展现环保人士在营救其他动物方面能做哪些事情。不过,这个先例正是令杜克大学物种保护生物学家Stuart Pimm最为担心的地方。“这表明,我们可以让物种走到濒临灭绝的边缘,而现代计划会将它们拯救回来。”Pimm说,“这其中存在很大的道德风险。”(宗华)

《中国科学报》 (2016-05-12 第3版 国际)
 
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