生殖大革命 ── 未来将能制造人工配子繁衍新生命？

科学家正积极尝试于实验室中制造人工精卵以解决不孕的问题，传统生殖方式是否将踏入历史？史丹佛大学法学院教授、同时为美国最有影响力的生物伦理学家 Henry Greely 即在《The End of Sex》一书中大胆预测：2040 年时，将有一半的夫妻不再自然受孕，而转以皮肤或血疫细胞作为繁殖起点。

根据《Human Reproduction Update》最新的研究显示，来自澳洲、新西兰、北美及欧洲等 42935 名男性的精子浓度在近 40 年间下降了 52.4%、总数下降 59.3%，主导研究的 Hagai Levine 博士表示环境污染及化学物质都可能是导致男性不孕的元凶。拜医学进步之赐，未来将可能于实验室中制造“人工配子”(artificial gamate，以干细胞制成的生殖细胞，内含已复原的基因变异)，为不孕症患者带来福音。

人工精子的起源

早在 2012 年，京都大学分子生物学家 Mitonori Saitou 教授即借由诱导多能性干细胞（iPS 细胞）技术及操控 Stella, Blimp1 及 Prdm14 等基因的表现，成功将小鼠的皮肤细胞诱导为人工原始生殖细胞 [注1] (artificial primordial germ cell, PGC)，当 PGC 植入不孕的雄鼠或雌鼠体内后，即可发育为具有生育力的人工精卵，在全球引起讨论热潮。2016 年，东京农业大学的 Yayoi Obata 教授进一步将 PGC 于体外培养为卵子。结合两者的技术，现今已可在培养皿上将皮肤细胞转化为人工配子，并利用体外受精技术 (in-vitro fertilization, IVF) 繁衍小鼠。

虽然操作者不须将 PGC 植入活鼠体内，但他们仍需要小心翼翼地从其他初生小鼠的卵巢中取出细胞，以创造卵子得以生长的支持性环境。为了简化技术过程，Saitou 团队的另一主力 Katsuhiko Hayashi 教授正尝试研发能替代上述细胞的人造试剂，试图将操作过程完全体外化。

来源：David Cyranoski. Stem cells: Egg engineers. Nature News (2013)

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从老鼠到人类

Saitou 团队并不满足于小鼠的研究成果，根据《Scientific American》的报导，他们在 2013 年即开始执行人体干细胞的实验，希望能借由调控用以诱导小鼠 PGC 的基因来引发相同的结果。然而，除了因缺乏人类检体，研究亦表明配子产生具有物种特异性，尽管哺乳动物间配子的发育过程高度相似，老鼠与人类在讯号传递的机制仍大有不同。

目前还没有人将从成人获得的普通细胞转变为功能完全的配子，但科学家们正在证明其可能性。 Katsuhiko Hayashi 教授认为十年内可能产生“类卵母细胞”的人工卵子，但怀疑它们的品质不足以用于生育治疗。在小鼠实验中，只有 3.5% 的人工配子成功孕育后代，而体内成熟的卵则高达 60%。如果能在实验室制造高品质的卵子和精子，无疑得以解决许多不孕问题；另一方面，这也将引发一连串伦理道德的疑虑。

设计完美的后代

在实验室中培育精子和卵子，将会对科学和社会产生深远的影响。首先，无论年龄大小，人们皆可借此繁衍后代，传统世代繁衍的联系性可能不复存在；再者，若配子可经由人类的 iPS 细胞所产生，供应无限的情况下可能导致“胚胎选殖”的现象，疾病风险最小或智商最高的胚胎将被列为优先。虽然批评者表示修改基因库是永不可跨越的道德界线，但这并不是科学界的看法，如果能利用这种技术消除严重的疾病，例如致命的脑部疾病－亨丁顿舞蹈症，编辑人类胚胎应被允许。

科学家正研究如何编辑未来孩子的 DNA 。人工配子引起广泛关注的原因是，在 iPS 细胞中可以非常精确地编辑遗传讯息，一旦拥有完美的 iPS 细胞，即能诱导它们产生具有特定改良性状的配子。事实上，利用 CRISPR 编辑干细胞的想法早已在小鼠中成功实施，来自上海生命科学研究院的李劲松 (Jinsong Li) 研究员于 2013 年编辑了小鼠的干细胞，而成功去除导致白内障的基因，且其后代亦皆拥有正常的基因。

虽然利用人工配子作为人类辅助生殖技术仍至少需五至十年的深入研究，英国剑桥大学的遗传发育学先驱 Azim Surani 即表示：“早在此技术真正可行之前，人们现在就应该针对其伦理问题展开大规模的辩论。”显然地，生殖技术革命的到来只是时间问题，但它对于人类的影响以及开启的可能性将是前所未及的。

文 / Angela Chang