为了因应日益增长的全球人口的需求，科学家正在想办法加速食用家畜健康且快速的繁殖，进而提升粮食产量。
近日，华盛顿州立大学兽医学院携手犹他州立大学、马里兰大学和英国爱丁堡大学等研究团队，成功在多种大型动物中进行精原干细胞（spermatogonial stem cell）移植，进而恢复绝育的雄性动物产生精子的能力，此技术称为“代理父系生殖”（surrogate sires）。未来可望更好地将食用家畜理想的性状遗传下去，进而提高粮食生产效率。相关研究结果刊登于《PNAS》。
该研究团队使用 CRISPR-Cas9 敲除了动物胚胎中的一个雄性生育能力基因 NANOS2，使得这些雄性动物出生时是不育的，包含小鼠、猪、山羊和牛等动物。然而，在研究人员将捐赠动物的精原干细胞移植到牠们的睾丸后，牠开始产生精子。其中，牠们所产生的精子只含有捐赠动物的遗传物质。
人工授精在乳牛中很常见，因为乳牛的繁殖行为相对容易控制，但这种方法很少用于需要自由走动觅食的肉牛。对于猪来说，由于猪精子不能很好地存活下来，这个过程仍然要求动物们配合。在山羊身上，人工授精相当具有挑战性，可能需要外科手术。然而，代理父系生殖可望解决这些问题。
对此，犹他州立大学教授 Irina Polejaeva 表示，代理父系生殖可望帮助发展中国家的粮食供应，那里的牧民，仍然必须依靠选择性育种来改善他们的牲畜，例如山羊，该技术可以让山羊更快地遗传特定的特性，无论是抗病性、更高的耐热性还是更好的肉质。美国科罗拉多州立大学生殖研究员Thomas Hansen（未参与这项研究）表示，目前濒临绝种的物种数量不断减少，使得牠们彼此分离很远，进而限制了其的遗传多样性，因此该技术还可以为濒临绝种物种的遗传保护提供一个新的选项。
法规限制，如何突破？
即使该技术已经足够先进以实现商业化，但根据现行法规，基因编辑的代理父系生殖也无法在世界任何地方的食物链中使用，即使其后代不会进行基因编辑。该研究作者暨华盛顿州立大学兽医学院 Jon Oatley 教授表示，因为人们对于基因编辑与有争议的基因操纵是相同的，而产生误解。基因编辑涉及在物种内进行可能自然发生的变化，但它不会结合不同物种的 DNA。
因此，他们也正积极第与其他研究人员、产业代表、生物伦理学家和政策制订者讨论，期望透过与政策制定者和大众合作，可以帮助提供资讯，向大众保证该科学不会像基因编辑或其他方法承担类似的风险。
延伸阅读：妇女反复流产 可能与精子 DNA 损伤有关参考资料：
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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