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无惧DNA损伤:空间站存放9个月精子孕育健康“太空幼崽”

在太空冻存的精子可孕育出健康老鼠幼崽,图片来源:National Academy of Sciences

如果NASA希望在未来将人类送入火星,那么它同样需要将一个特殊的样品——精子,送去星际旅行。人类精子的多样化供应可以确保“新移民地(火星)”的遗传多样性,这对健康人群至关重要。但是没人知道这些生殖细胞是否能抵抗住太空中辐射对于DNA的损伤。最新研究发现,在国际空间站(ISS)储存超过9个月的小鼠精子可以产生健康的小鼠幼崽,而国际空间站的辐射水平约高出地球100倍。美国杨百翰大学生物学家和生物伦理学家Steven Peck 说,“这项工作具有重要意义。”

2013年,日本山梨大学生物学家Teruhiko Wakayama带领的研究小组从12只小鼠中提取精子并经过冷冻干燥处理,随后将精子送到国际空间站。宇航员将样本放置在-95℃的冰箱中,保存了288天。

当太空样本返回地球后,Wakayama和他的同事们进一步分析了由辐射引起的DNA损伤。和预期一样,在ISS存放的精子样本由于受到更高水平的太空辐射,与地球样本相比DNA片段化更严重。对冷冻的细胞而言,这种DNA损伤是无法修复的,而且会导致生育水平降低。但是当研究人员将太空中的精子注射到新鲜的小鼠卵细胞中,并转入代孕小鼠体内后,惊人的结果出现了。大约3周后,母鼠生育了73只“太空幼崽”,与正常精子受精后的结果一致,日前,研究小组在PNAS上发表了这一结果。Wakayama表示,这是首次在哺乳动物中进行类似的研究。

Wakayama表示,经太空存贮后的精子所繁育的小鼠生长状况非常好,而且在太空幼崽和对照的“兄弟小鼠”中并没有发现明显的遗传差异。研究结果表明,精子中的DNA损伤在受精后得到了修补,而且对后代也没有影响。

这不仅对于太空小鼠幼崽是个好消息,同时对于那些在太空中待过一段时间,准备好要当父母的人类宇航员也是一件好事。但是研究小组还提到,在宇航员开始探索火星之前,我们仍有许多需要准备的东西。科学家们需要去研究其他哺乳动物的精子在太空中存放更长时间后产生的影响。内华达州立大学生物物理学家Francis Cucinotta虽然没有参与到这项研究中,但是他表示,研究人员还需要在更真实的外太空环境中进行这些研究。“最具破坏性的辐射是存在于地球地磁场屏障之外的。”远超过ISS的轨道,Cucinotta说,“外太空存在更大的危险。”

参考文献:

Sperm frozen in space produce healthy mouse pups;

DOI: 10.1126/science.aal1222

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本文由 测序中国 作者:陈初夏 发表,转载请注明来源!

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