你可以和自己生孩子，這可能麽？

日本科學家用小鼠的皮膚細胞成功地培育出了能夠產(chan) 生後代的精子和卵細胞，這甚至意味著任何人都可以生孩子了。而如何安全而合乎道德地利用這種技術，也成了一個(ge) 問題。

從(cong) 去年10月開始，京都大學的分子生物學家林克彥（Katsuhiko Hayashi）開始陸續收到來自世界各地的電子郵件，大多數都是不育的中年夫婦。其中一名來自英國、已經絕經的女士，甚至要求前來拜訪京都大學的實驗室，希望能夠懷孕。“這是我*的願望”，她這樣寫(xie) 道。

事情源於(yu) 他發表在《科學》雜誌上的一篇論文。林和他的同事們(men) 成功地用小鼠的皮膚細胞，在體(ti) 外培育了原始生殖細胞（primordial germ cells，PG細胞），用於(yu) 發育生物學相關(guan) 的研究。為(wei) 了證明人工培育的PG細胞和生物體(ti) 自然形成的並無區別，他將其培育成了卵細胞，再經體(ti) 外受精育成小鼠。林說，小鼠的出生隻是個(ge) “副反應”。

然而“副反應”卻也意味深長：利用不育婦女的皮膚細胞“製造”受精卵，或許將就此成為(wei) 現實。同時，由於(yu) 男性的體(ti) 細胞能夠製造卵細胞，女性的細胞也能製造精子，同性戀產(chan) 子也不再是虛妄之談——事實上，林克彥收到的郵件中，就有來自同性戀雜誌編輯的垂詢。

突如其來的公眾(zhong) 反應讓林克彥和他的上級教授齊藤通紀（Mitinori Saitou）措手不及。事實上，他們(men) 已經花了十多年的時間，研究哺乳動物生殖細胞的產(chan) 生過程，並嚐試在體(ti) 外進行人工模擬。

意外的驚喜

“幹細胞”這個(ge) 詞，你也許並不陌生。它們(men) 是未經分化的細胞，具有形成多種組織器官的潛在功能，然而，如何通過人工的方法讓它們(men) 變成生殖細胞，卻一直是個(ge) 難題。不同於(yu) 一般體(ti) 細胞，每個(ge) 生殖細胞內(nei) 隻含有一套染色體(ti) 。這也意味著，生殖細胞是通過減數分裂形成的，而不是通常的有絲(si) 分裂。

在小鼠體(ti) 內(nei) ，生殖細胞在胚胎發育的一周之後開始出現，zui初的PG細胞大約有40個(ge) 。正是這個(ge) 微小的細胞團，而後一步步形成了母鼠體(ti) 內(nei) 成千上萬(wan) 的卵細胞，以及公鼠體(ti) 內(nei) 每天產(chan) 生的以百萬(wan) 計的精子。齊藤通紀想要弄清楚，究竟是何種信號分子在指引並控製著這個(ge) 過程。

過去數十年中，他發現了幾種基因—包括Sla、Blimp1和Prdm14—它們(men) 的特定組合，以及特定的表達時間，在PG細胞的發育中起到了關(guan) 鍵的作用。利用這些基因作為(wei) 標記，他得以挑選出PG細胞，並且研究它們(men) 身上的變化。

2009年，齊藤在神戶的理化學研究所（RIKEN Center for Developmental Biology）的實驗室發現，當培養(yang) 條件適宜的時候，隻要在培養(yang) 液中加入骨形態發生蛋白-4（Bmp4），並地控製加入時間，就能將小鼠胚胎細胞轉化為(wei) PG細胞。Bmp4濃度足夠時，轉化率幾乎達到了100%。這個(ge) 結果來得如此順利，以至於(yu) 他自己也不敢相信。

齊藤這種謹慎觀察的實驗風格，和同領域的其他科學家不太一樣。通常的研究方法，是用多種信號分子，不分青紅皂白地去“轟擊”幹細胞，然後根據需要挑選出合適的分化類型。如此，雖然能夠得到目標細胞，卻沒有人知道它們(men) 形成的確切機理，以及與(yu) 非人造的有什麽(me) 區別。齊藤所做的工作，就是排除多餘(yu) 的東(dong) 西，弄清楚原始生殖細胞到底是哪種信號分子的作用，同時找到合適的作用時間。

直到2009年，齊藤的實驗起點還是從(cong) 小鼠胚胎提取的外胚層細胞，也就是胚胎發育*周末期，出現在胚胎一端的杯狀細胞團，恰好在PG細胞出現之前。為(wei) 了對這個(ge) 過程有個(ge) 更清晰的了解，齊藤想培養(yang) 一個(ge) 能穩定產(chan) 生PG細胞的細胞係。

用幹細胞培養(yang) 生殖細胞

這個(ge) 計劃交給了當年剛剛從(cong) 劍橋大學回到日本的林克彥。巧的是，林在劍橋的博士後訓練，和齊藤在同一個(ge) 實驗室完成。他們(men) 共同的導師蘇拉尼（Azim Surani）對二位評價(jia) 都很高，說他們(men) 倆(lia) “無論是性格，還是解決(jue) 問題的風格和方式，都非常互補”。齊藤是“係統化的，對於(yu) 設定及完成目標非常篤定”，而林“更依賴直覺，看問題的角度也更為(wei) 廣闊”。“他們(men) 兩(liang) 個(ge) 組建的團隊非常有力，”蘇拉尼說。

林加入齊藤在京都大學的小組之後，很快就發現了這裏跟劍橋的不同。在這裏，人們(men) 很少對實驗計劃做理論上的考量，幾乎是想到什麽(me) 點子，就立刻著手做實驗。“有時候這很沒效率，但也有可能帶來巨大的成功。”

林直接培養(yang) PG細胞的嚐試沒有成功，幸而他很快轉變了方向。他在查閱文獻中發現，在一種關(guan) 鍵調節分子和生長因子的作用下，胚胎幹細胞能夠在體(ti) 外轉化為(wei) 外胚層細胞的同源細胞。胚胎幹細胞已經能夠在體(ti) 外大量培養(yang) ，這啟發了林：可以從(cong) 胚胎幹細胞出發，先分化為(wei) 外胚層細胞，再用齊藤的方法培育為(wei) PG細胞。

這次他成功了。為(wei) 了表明這些PG細胞的有效性，林得證實，它們(men) 確實能夠分化為(wei) 可育的精子或卵細胞。這一過程的原理非常複雜而未知，林決(jue) 定讓動物體(ti) 來完成這件事情，於(yu) 是他將PG細胞注入了不育公鼠的睾丸。齊藤認為(wei) 他們(men) 大概有一半的勝算，終於(yu) 在第三或者第四隻公鼠身上，精液產(chan) 生了。他們(men) 提取精液注射入卵細胞中，再把受精卵植入代孕母鼠體(ti) 內(nei) 。*批“人造”小鼠隨後誕生，有雌鼠和雄鼠，健康且可育。

他們(men) 繼而用誘導性多功能幹細胞（iPS細胞）重複了這個(ge) 實驗。iPS細胞由京都大學的山中伸彌2006年首先研製成功，是成熟細胞逆分化為(wei) 類胚胎細胞的狀態，山中也因此獲得了2012年諾貝爾生理學或醫學獎。實驗進行得很順利，這意味著，以iPS細胞為(wei) 中間體(ti) ，成熟的體(ti) 細胞也能zui終轉變為(wei) PG細胞。

2011年，齊藤小組先用小鼠iPS細胞製成了可育的精子。卵細胞的製造要複雜一些，去年，林用正常小鼠的體(ti) 細胞培育了一些PG細胞，先在體(ti) 外和白化小鼠的卵巢體(ti) 細胞一同培養(yang) ，再植入其卵巢中發育成熟。這些寶貴的卵細胞經過體(ti) 外受精誕下了幼鼠，當林看到它們(men) 的黑眼珠滴溜溜地在半透明的眼皮下轉動時，他知道自己又一次成功了。

這在幹細胞分化領域是鮮有的成就：科學家們(men) 常常爭(zheng) 論的一個(ge) 問題就是，他們(men) 用幹細胞造出的各種細胞，到底能不能真正起作用。加州大學洛杉磯分校的生殖學專(zhuan) 家克拉克（Amander Clark）說，“這是多功能幹細胞研究中，僅(jin) 有的幾個(ge) 分化出具有明確功能細胞的案例之一。”

巨大的科研價(jia) 值

除了京都大學的研究組之外，也有其他研究人員在嚐試人工製造PG細胞，但他們(men) 並不是用於(yu) 培育小鼠。人工PG細胞對實驗胚胎學的科研具有重要的意義(yi) ：研究DNA的甲基化。

作為(wei) 表觀遺傳(chuan) 的重要證據，DNA甲基化在很多時候能告訴你，這個(ge) 生命體(ti) 究竟經曆過什麽(me) ，比如在子宮中的化學物質暴露，甚至童年的饑荒或者心理陰影。與(yu) 經典的孟德爾遺傳(chuan) 法則不同，表觀遺傳(chuan) 是指在不改變DNA序列的前提下，由某些機製引起的可遺傳(chuan) 的基因表達，或者細胞表現型的變化。

表觀遺傳(chuan) 的標記在胚胎發育過程中，能夠指導細胞朝不同方向發展，然而PG細胞卻很特殊，當它們(men) 發育為(wei) 精子和卵細胞的時候，甲基化的標記被抹掉了。正是由於(yu) 這一點，PG細胞才能夠在日後形成的受精卵。

表觀遺傳(chuan) 中的微小差錯，都有可能造成不育，或者諸如睾丸癌之類的功能紊亂(luan) 。蘇拉尼的研究小組，已經在利用人工PG細胞，研究幾種酶在表觀遺傳(chuan) 調控中的作用，希望能找到表觀遺傳(chuan) 與(yu) 此類疾病的相互作用。

有一點是確定的：人工培育的PG細胞為(wei) 科研工作者們(men) 提供了充足的實驗資源，這是的。zui起碼，他們(men) 不必再解剖胚胎獲得那40個(ge) 寶貴的PG細胞了。

遙遙無期的研究應用

盡管PG細胞發育成的小鼠看上去是健康可育的，但PG細胞本身看上去卻不*正常，第二代的PG細胞常常會(hui) 產(chan) 生易碎、變形或者異位的卵細胞。受精之後，有的卵細胞會(hui) 形成含有三套染色體(ti) 的受精卵，而通常情況下哺乳動物都應該是二倍體(ti) 。另外，人工PG細胞的體(ti) 外受精成功率隻有通常情況的1/3。哈佛大學醫學院教授張毅也發現，人工PG細胞不能夠抹去表觀遺傳(chuan) 的標記。

在通往研究應用的道路上，*的技術問題在於(yu) ，如何在體(ti) 外製造成熟的精子和卵細胞，而不用把人工PG細胞植入睾丸和卵巢內(nei) 。林正在試圖解碼這個(ge) 過程中起作用的信號分子，一旦成功，就能夠利用它們(men) 去誘導PG細胞的體(ti) 外分化。

更為(wei) 困難的挑戰是如何將小鼠實驗應用於(yu) 人類。京都大學的研究小組已經開始用對付小鼠細胞的方法來處理人體(ti) iPS細胞，但林和齊藤都明白，人類的信號分子係統和小鼠是*不同的。並且，用於(yu) 實驗的小鼠胚胎細胞相對容易獲取，人類胚胎細胞卻不能通過解剖的辦法獲得。

他們(men) 因此退而求其次，從(cong) 猴子入手。不久前獲批的1200萬(wan) 美元研究經費中，就有一大部分用於(yu) 每周20個(ge) 猴子胚胎的供應。林說，如果一切順利的話，他們(men) 能夠在5-10年內(nei) 在猴子身上重複小鼠實驗，之後經過一些調整，有望應用於(yu) 人類。

然而，利用PG細胞進行不育治療仍然是個(ge) 很大膽的做法，包括齊藤在內(nei) 的很多科學家，都呼籲人們(men) 謹慎。iPS細胞和胚胎幹細胞都很容易在培養(yang) 過程中，發生染色體(ti) 異常、基因突變和表觀遺傳(chuan) 紊亂(luan) ，微小的錯誤逐漸累積，可能會(hui) 在幾代之後才表現出異常。

若能證明這項技術對猴子是安全的，則有可能打消人們(men) 的顧慮。但是，究竟要生出多少健康的猴子，才能證明其安全性，又應該觀察多少世代呢？

理想的前景大概是這樣：一種新的、非破壞性的影像技術能夠讓醫生準確地挑出好的胚胎，那些看上去正常的，才能被植入人體(ti) ，發育成胎兒(er) 。研究經費也許會(hui) 來自私人資金，或者對胚胎研究限製更少的國家。

一些更加不可思議的繁殖方式都可能由此出現。比如，理論上來說，男性的皮膚細胞也能夠用來製造卵細胞，從(cong) 而與(yu) 精子結合，然後在代孕媽媽體(ti) 內(nei) 發育成胎兒(er) 。有些人懷疑其可能性——辛克斯頓團（theHinxton Group），一個(ge) 討論幹細胞倫(lun) 理的科學家的協會(hui) 就表示，從(cong) 男性的XY體(ti) 細胞中產(chan) 生卵細胞，以及從(cong) 女性的XX體(ti) 細胞中產(chan) 生精子，都是不可能的。

齊藤製造的精子來自雄鼠，卵細胞來自雌鼠，但是他認為(wei) 反過來也沒有問題。PG細胞沒有性別之分，分化為(wei) 精子還是卵細胞，由培養(yang) 環境決(jue) 定。如果是這樣的話，同一隻小鼠產(chan) 生的精子和卵細胞也能產(chan) 生受精卵，產(chan) 生自體(ti) 繁殖的小鼠。這是從(cong) 未有過的生物，但林和齊藤都不打算嚐試，“隻有存在一個(ge) 好的科研理由時，我們(men) 才有可能考慮。”目前，他們(men) 還沒有看到這方麵的必要。

林和齊藤都已經感受到了來自不育患者和日本財團的壓力。這種技術，對於(yu) 體(ti) 外受精無效的不育婦女，以及因患病而無法產(chan) 生精子或卵細胞的人，也許是zui後一線希望。林無奈地警告了給他寫(xie) 信的人們(men) ，可行的不育治療手段在10年甚至50年之後才能成熟。“我覺得這是很遙遠的事，我不想給人們(men) 無謂的念想。”