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在大多數(shù)哺乳動物中，雌性動物具有兩條X染色體，雄性動物具有一條X染色體和一條Y染色體。但是，雄性和雌性奄美刺鼠（Tokudaia osimensis）僅攜帶單條X染色體。奄美刺鼠是日本一個島嶼土生土長的頻危嚙齒類動物。在一項新的研究中，來自日本宮崎大學(xué)等研究結(jié)構(gòu)的研究人員將來自一只雌性奄美刺鼠尾巴的成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPS細(xì)胞）。這些iPS細(xì)胞在一種宿主有機體（即小鼠-奄美刺鼠嵌合體）中能夠分化為雌性和雄性生殖細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年5月12日的Science Advances期刊上，論文標(biāo)題為“Flexible adaptation of male germ cells from female ipsCs of endangered Tokudaia osimensis”。論文通信作者為宮崎大學(xué)研究員Arata Honda。

美國圣地亞哥動物園保護研究所保護遺傳學(xué)主任Oliver Ryder（未參與這項研究）說，“這是一篇非常有吸引人的論文。”他解釋道，作為另一種物種保存方法，產(chǎn)生“能夠整入來自一種頻危物種的ips細(xì)胞的嵌合體”具有激動人心的潛力。

這些研究人員在體外培養(yǎng)了來自一只雌性奄美刺鼠尾巴的成纖維細(xì)胞。在嘗試過多種誘導(dǎo)條件和培養(yǎng)條件后，他們獲得奄美刺鼠ips細(xì)胞系。他們將這些細(xì)胞系移植到小鼠囊胚中，隨后將它們注射到代孕母小鼠中。

這些研究人員利用一種熒光標(biāo)記追蹤這些注射的iPS細(xì)胞，并且確定大約四分之一的胚胎和幼鼠是嵌合體。當(dāng)研究成年嵌合體時，他們在多種組織（包括棕色的奄美刺鼠皮膚和毛發(fā)）中發(fā)現(xiàn)了iPS細(xì)胞。iPS細(xì)胞也產(chǎn)生精細(xì)胞和卵母細(xì)胞，但是由奄美刺鼠ips細(xì)胞產(chǎn)生的這些生殖細(xì)胞數(shù)量是比較低的。

Honda在發(fā)給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫道，“我們成功地產(chǎn)生真正的源自奄美刺鼠的初始iPS細(xì)胞和全身具有奄美刺鼠細(xì)胞的種間嵌合體（interspecific chimeras）。雌性奄美刺鼠ips細(xì)胞能夠在成年種間嵌合體的睪中產(chǎn)生雄性奄美刺鼠生殖細(xì)胞，并且存活下來。”

在美國夏威夷大學(xué)約翰-博斯醫(yī)學(xué)院研究Y染色體基因的Monika Ward（未參與這項研究）說道，下一步就是確定“產(chǎn)生的這些生殖細(xì)胞是否是有功能性的”。她解釋道，“鑒于具有較低的生殖細(xì)胞產(chǎn)生效率，這些研究人員并不能夠真正地測試它們是否能夠在受精中發(fā)揮功能。”

Honda證實，他的團隊計劃努力改進(jìn)產(chǎn)生生殖細(xì)胞的效率。他也想要在培養(yǎng)皿中測試這種方法以便產(chǎn)生奄美刺鼠卵子和zui終產(chǎn)生胚胎。

這種方法的潛在應(yīng)用可能也能夠擴展到除奄美刺鼠之外的動物物種。Ryder說，“我們努力在物種棲息地保存它們。我們努力進(jìn)行圈養(yǎng)繁殖。我們努力進(jìn)行輔助生殖。不過對存在的瀕臨滅絕的物種而言，在不使用更加的遺傳技術(shù)和繁殖技術(shù)的情形下，可能不能夠拯救它們。”

Honda說，盡管這項研究清晰地表明性別決定在奄美刺鼠中是靈活多變的，但是一個仍未解決的問題是雄性特征和雌性特征實際上是如何在這種嚙齒類動物中出現(xiàn)的。

在美國亞利桑那州立大學(xué)研究性染色體進(jìn)化的Melissa Wilson Sayres（未參與這項研究）告訴《科學(xué)家》雜志，“我并不清楚的是嵌合小鼠中的雌性奄美刺鼠ips細(xì)胞是否將真正地有助解決性別在奄美刺鼠中是如何決定的。”但是“我們越多地研究性別決定和真正地理解哪些是靈活的和那些是不靈活的