我國是出生缺陷高發國家，隨著二胎政策落地、婦女生育年齡延遲、輔助生殖大量實施，出生缺陷問題日益嚴峻。如何更有效地防控出生缺陷？上海科學家認為應在動物實驗中推廣應用“人造精子”。今天，以“人造精子技術之完善及其在復雜疾病研究中的廣泛應用”為主題的東方科技論壇在滬舉行，國內眾多科學家集聚一堂、深入探討。記者從論壇上獲悉，中科院上海生物化學與細胞生物學研究所、復旦大學附屬婦產科醫院的課題組利用“人造精子”技術，僅耗時半年就驗證了神經管畸形的強致病位點D473Y的表型，為豐富孕婦產前基因篩查清單提供了科學依據。

　　中科院上海生化與細胞研究所李勁松研究員介紹，所謂“人造精子”，是指孤雄單倍體胚胎干細胞，由李勁松課題組首創，相關論文先后發表在國際知名科學期刊《細胞》和《細胞·干細胞》上。這種干細胞的外形與蝌蚪狀的精子完全不同，但它具有精子功能——把小鼠的孤雄單倍體胚胎干細胞注射入卵子，受精卵能發育成健康小鼠。

　　“人造精子”是怎么來的？李勁松說，單倍性在哺乳動物中僅存在于配子中，因單倍體細胞只攜帶一套染色體組，對于遺傳篩選具有重要意義。他領導的課題組首先建立了只攜帶精子來源遺傳物質的小鼠孤雄單倍體胚胎干細胞，進而通過基因操作去除兩個雄性印記基因，獲得了俗稱“人造精子”的單倍體細胞。其最大特點是能夠快速進行基因編輯，成為帶有特定位點突變的精子。“人造精子”與卵子結合后發育成的小鼠，被稱為“半克隆小鼠”，因為它介于有性繁殖和無性繁殖之間。

　　近年來，CRISPR/Cas9基因編輯系統風靡生命科學界，這種俗稱“基因剪刀”的技術，讓科研人員編輯基因變得非常簡單。令人振奮的是，“人造精子”技術與CRISPR/Cas9結合后，只需一步就可產生攜帶特定基因遺傳修飾的小鼠，使實驗周期大幅縮短。最近，李勁松課題組又通過基因敲除，大幅提高了半克隆小鼠的出生效率，使“人造精子”的科學應用價值進一步提升。

　　在上海市科委的支持下，復旦大學附屬婦產科醫院艷課題組在與林勁松課題組合作，將“人造精子”用于出生缺陷研究。艷教授介紹，小鼠與人類的基因組有高度同源性，而且兩者的神經管形成和閉合過程高度相似，所以可利用孤雄單倍體胚胎干細胞技術、CRISPR/Cas9基因編輯系統，快速獲取各種基因突變導致出生缺陷的小鼠，并對它們進行研究。

　　神經管畸形是我國常見的重大出生缺陷，發病率高，發病原因復雜，遺傳因素貢獻度高達70%。為了找到這類先天畸形的致病性基因突變，艷課題組在354例神經管畸形和238例正常對照樣本中，利用靶向基因捕獲技術發現：神經管畸形兒的HSPG2基因中，有34個突變位點，其中15個是新位點。這15個新位點的致病性分別有多強？“人造精子”大顯身手的時候到了。科研人員利用這種技術，很快獲取了帶有不同突變位點的小鼠胚胎，觀察它們發生畸形的幾率和嚴重程度。僅耗時半年，他們就成功驗證：D473Y是神經管畸形的強致病基因位點。接下來，課題組將針對其他新位點繼續進行驗證，并通過建立多基因突變小鼠，開展多基因相互作用研究。

　　“與傳統轉基因方法相比，采用人造精子技術進行動物建模，效率要高得多。”艷說，這種技術特別適合研究多基因介導的復雜疾病和器官發育異常，值得在科學界推廣應用，最終豐富孕婦產前基因篩查清單，為降低出生缺陷總體發生率提供有力支撐。