科学家首次故意将雄性小鼠胚胎转变为雌性。一个位于日本的团队使用基于CRISPR的方法去除雄性细胞中的Y染色体，创造出雄性小鼠的雌性克隆。“之前没有人做到过，”夏威夷大学的生殖生物学家莫妮卡·沃德说，她并未参与这项研究。这项成就可能改变科学家对生殖的看法，山梨大学的生殖生物学家石内隆司表示，他共同领导了这项工作。这些发现的结果已经在本月早些时候发布在bioRxiv的一篇预印本论文中，但尚未经过同行评审。“在我们科学领域，有一个固定的概念，即我们需要雌性和雄性进行生殖，”石内说。“我认为我们可以改变这个概念。”他和他的同事茂田翔来自茨城县的理研生物资源研究中心，也希望他们的技术能帮助拯救濒危物种，特别是在只剩少数个体的情况下。“看到这一点令人兴奋，”野生动物保护组织Revive & Restore的首席科学家本·诺瓦克说，他并未参与这项工作。“我相信会有很多应用，特别是为了保护目的。”性别转换石内表示，他和他的同事受到冲绳石头鱼的启发，这是一种在某些情况下可以改变性别的鱼。如果没有雄性，雌性可以这样做，以便与其他雌性繁殖。雄性也可以改变性别为雌性。这种改变性别的能力在拯救濒危物种时可能会很有用，包括哺乳动物。实验室中有一些先例——尽管并非出于故意。在2009年，研究人员报告说在从雄性小鼠细胞创造的27个克隆中意外诞生了一只雌性幼崽。有时，一个物种的存活数量会降到极低的水平，科学家们会尝试克隆这些动物。克隆并不完美——它可能棘手且效率不高，并且会创造出基因相同的个体，其后代可能更容易受到疾病的影响。但它已帮助科学家努力使一些物种从灭绝边缘恢复过来，包括黑脚鼬和普氏野马。克隆一个个体只能复制它的基因，例如克隆一只雄性动物将只会产生雄性后代。这在假设只剩下雄性个体的情况下并没有太大帮助。石内一直在研究通过改变细胞中的染色体来克服这一挑战。哺乳动物的DNA以成对的染色体组织，包括一对性染色体。这些性染色体在雌性中通常是XX，在雄性中是XY。使哺乳动物雄性的正是Y染色体。石内和他的同事开发了一种基于CRISPR的工具来去除它。他们的方法针对Y染色体中的一个区域，这个区域在确保每当细胞分裂时，“女儿”细胞继承Y染色体中起着重要作用。去除Y染色体当研究人员在早期阶段的小鼠胚胎中测试他们称之为Y-CUT的技术时，他们发现能够消除Y染色体。在处理过的XY胚胎被转移到代孕小鼠中后，诞生了雌性幼崽。研究人员表示，效果可描述为“性别逆转”。这些雌性幼崽具有XO染色体，这意味着它们只有一条X染色体，而不是通常的两条。但这似乎并没有影响这些动物的健康和生育，石内和茂田说。在第二个实验中，研究人员发现他们也可以使用Y-CUT从雄性小鼠创造雌性克隆。标准的克隆方法涉及从成年动物中提取含有DNA的细胞核，并将其插入去除自身DNA的卵细胞中。在适当的条件下，结果细胞可以发育成与原始供体基因相同的动物。茂田和他的同事使用了类似的方法。在获得大量这些克隆细胞后，他们在将其转移到代孕小鼠进行妊娠之前，先用Y-CUT处理其中一些。这使他们能够创造出雄性小鼠的雌性克隆。这些雌性在基因上与原雄性相同，除了缺失的Y染色体，茂田说。“这就像科幻小说，”石内说。感谢石内隆司和茂田翔的贡献，如在其bioRxiv预印本中所述。在其他实验中，科学家们能够从已经冷冻保存的雄性细胞中创造雌性克隆——而且克隆出来的雄性和雌性可以交配以产生健康的幼崽。这表明Y-CUT的方法可能允许科学家从“冻存动物园”中保存的雄性样本中创造雌性克隆，而该动物园存储了来自多种动物物种的冷冻保存细胞和组织。它的用途可能不仅限于保护工作。“这可能会被潜在用于生产基因工程动物，”沃德说。