為了因應日益增長的全球人口的需求，科學家正在想辦法加速食用家畜健康且快速的繁殖，進而提升糧食產量。
近日，華盛頓州立大學獸醫學院攜手猶他州立大學、馬里蘭大學和英國愛丁堡大學等研究團隊，成功在多種大型動物中進行精原幹細胞（spermatogonial stem cell）移植，進而恢復絕育的雄性動物產生精子的能力，此技術稱為「代理父系生殖」（surrogate sires）。未來可望更好地將食用家畜理想的性狀遺傳下去，進而提高糧食生產效率。相關研究結果刊登於《PNAS》。
該研究團隊使用 CRISPR-Cas9 敲除了動物胚胎中的一個雄性生育能力基因 NANOS2，使得這些雄性動物出生時是不育的，包含小鼠、豬、山羊和牛等動物。然而，在研究人員將捐贈動物的精原幹細胞移植到牠們的睾丸後，牠開始產生精子。其中，牠們所產生的精子只含有捐贈動物的遺傳物質。
人工授精在乳牛中很常見，因為乳牛的繁殖行為相對容易控制，但這種方法很少用於需要自由走動覓食的肉牛。對於豬來說，由於豬精子不能很好地存活下來，這個過程仍然要求動物們配合。在山羊身上，人工授精相當具有挑戰性，可能需要外科手術。然而，代理父系生殖可望解決這些問題。
對此，猶他州立大學教授 Irina Polejaeva 表示，代理父系生殖可望幫助發展中國家的糧食供應，那裡的牧民，仍然必須依靠選擇性育種來改善他們的牲畜，例如山羊，該技術可以讓山羊更快地遺傳特定的特性，無論是抗病性、更高的耐熱性還是更好的肉質。美國科羅拉多州立大學生殖研究員Thomas Hansen（未參與這項研究）表示，目前瀕臨絕種的物種數量不斷減少，使得牠們彼此分離很遠，進而限制了其的遺傳多樣性，因此該技術還可以為瀕臨絕種物種的遺傳保護提供一個新的選項。
法規限制，如何突破？
即使該技術已經足夠先進以實現商業化，但根據現行法規，基因編輯的代理父系生殖也無法在世界任何地方的食物鏈中使用，即使其後代不會進行基因編輯。該研究作者暨華盛頓州立大學獸醫學院 Jon Oatley 教授表示，因為人們對於基因編輯與有爭議的基因操縱是相同的，而產生誤解。基因編輯涉及在物種內進行可能自然發生的變化，但它不會結合不同物種的 DNA。
因此，他們也正積極第與其他研究人員、產業代表、生物倫理學家和政策制訂者討論，期望透過與政策制定者和大眾合作，可以幫助提供資訊，向大眾保證該科學不會像基因編輯或其他方法承擔類似的風險。
延伸閱讀：婦女反覆流產 可能與精子 DNA 損傷有關參考資料：
1. PNAS, 2020, doi:10.1073/pnas.2010102117.
2. https://news.wsu.edu/2020/09/14/gene-edited-livestock-surrogate-sires-successfully-made-fertile/
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