試管嬰兒男多女少是X染色體惹的禍？

　　一直以來，人們都在為越變越短的Y染色體操心，認為基因的不斷丟失會最終導致男性“消失”在這個世界上。但研究證明，這種操心有點兒杞人憂天，Y染色體的基因丟失只出現在生命演化的早期，近2500萬年以來，Y染色體都穩定得很。

　　雖然暫時不用擔心Y染色體，但這次X染色體又出了問題。日前發表在美國《國家科學院學報》的文章指出，“X染色體失活不足”導致了試管嬰兒性別比例失衡——

　　自然受孕出生的嬰兒，男女比例基本平衡，相差不到1%，而使用體外受精技術出生的試管嬰兒中，男孩要比女孩多10%左右。同樣，由體外受精獲得的動物后代，也存在雄性多于雌性的現象。

　　是什么原因導致了試管嬰兒的性別比例失衡？國際胚胎生物學界多年來一直在尋找答案。

　　“問題出在X染色體上，X染色體的失活不足，導致了體外受精后代雄性多于雌性。”中國農業大學的研究小組，歷時5年，找到問題的關鍵——利用小鼠的實驗模型，他們首次揭示了試管嬰兒性別比例失衡的機制，相關論文3月8日在美國《國家科學院學報》（《PNAS》）在線發表。

　　體外受精過程中X染色體到底怎么了？性別失衡意味著什么？這項以小鼠為實驗對象的研究給我們帶來了哪些啟示？

　　3月18日，研究負責人中國農業大學動物科技學院田見暉教授，接受科技日報記者專訪，詳細解釋了“X染色體失活不足”的來龍去脈。

　　問題就出在X染色體上

　　首先我們來了解一組數據，自然受孕出生的男女比例大約為1.05∶1，來自澳大利亞和新西蘭一項調查顯示，試管嬰兒的男女出生比例為1.28∶1，而英國的調查結果為1.17∶1。

　　“豬牛等動物也存在體外受精后性別失衡問題。”田見暉告訴科技日報記者。體外受精是否真的會造成性別比例失衡，研究者們決定用小鼠來進行實驗驗證。

　　為了使數據真實、方法可信，田見暉和他的研究小組通過統計學方法推算樣本數量，盡可能擴大實驗規模，在驗證后代性別時，不僅僅通過對性腺形態的肉眼觀察，還使用了DNA原位檢測等分子生物學手段。

　　他們發現，在實驗組中，雄性小鼠的出生比例為57.17%，而對照組的比例為50.89%，體外受精確實讓小鼠的出生性別比例顯著失衡。

　　問題已經明確，研究者們開始尋找背后的真相，“我們認為，體外受精胚胎的發育過程中，‘X染色體失活’這個環節出了問題，這或許就是導致性別失衡的根本原因。”田見暉說。

　　什么是“X染色體失活”

　　“X染色體失活”對于大多數人來說是一個陌生的概念，但對于每一位女性，它真實發生在你的生長發育過程中。讓我們一起來了解一下這個奇妙的過程。

　　中學的生物課本告訴我們，女性的性染色體是XX，男性的性染色體是XY。如果對X和Y這兩條染色體“找不同”，我們會發現，它們的形狀不同、大小不同，所攜帶的基因數量也不同，而且差別巨大。這個差別有多大？科學家們已經數過了，人類的X染色體能夠攜帶1098個蛋白質編碼基因，而可憐的Y染色體“丟三落四”只剩下了54個蛋白質編碼基因。

　　“如果兩條X染色體上的基因都發揮作用，女性的基因數量就會比男性多出一倍，那真的就要變成另一個物種了。”田見暉解釋說，在人類胚胎發育階段，女性的一條X染色體會發生“高度凝集”，使得它所攜帶的絕大部分基因被“沉默”，科學家們把這種現象稱為“X染色體失活”。這樣女性的XX染色體和男性的XY染色體基因表達的數量才基本趨于一致。如果這條X染色體不失活，它所攜帶的基因出現過度表達，將會導致胚胎發育異常甚至死亡，科學家認為“這是哺乳動物進化過程中達到雄性和雌性基因表達平衡的一種重要方式”。

　　在某種意義上，體外受精技術打破了這種平衡。研究者發現，在體外受精產生的小鼠胚胎中，一些雌性胚胎由于X染色體失活不足，本該沉默的基因沒有完全沉默，導致這些胚胎無法存活。他們推斷這可能是出現性別失衡的主要原因。

　　“X染色體失活”為什么會“不足”

　　找到了“X染色體失活不足”這個主要原因，讓田見暉的研究前進了一大步。接下來，他們還要繼續探究“X染色體失活”為什么會“不足”。

　　科學家們的研究證實，在X染色體的失活過程中，一個名叫“Xist”的基因發揮著關鍵作用。“它可以把X染色體包裹起來并‘指揮’相關的蛋白質使X染色體高度凝集，進而實現基因表達沉默。”田見暉解釋說，“如果Xist基因沒能盡職盡責，對X染色體的包裹不完全，就會導致我們說的X染色體失活不足。”

　　田見暉和他的研究小組猜想，在體外受精過程中，一些因素影響了Xist基因的表達，引發連鎖反應，使得雌性胚胎出現更多的發育異常，最終表現為后代性別比例失調。

　　把X染色體失活“不足”的部分“補起來”

　　找到了Xist基因，并知道了是它的表達受到抑制，研究者們希望能夠通過調控這個基因，來扭轉體外受精后代性別比例雄性多雌性少的局面。

　　“鑒于Xist發揮作用具有位置和劑量特性，對它的直接調控很難實現。”田見暉說，“但幸運的是，我們找到了它的‘領導’Rnf12。”

　　環指蛋白12（Rnf12）是Xist的上游調控因子，它可以恰當的調節Xist的表達劑量和作用的位置，進而在X染色體失活過程中發揮關鍵作用。研究者們采用實驗方法上調Rnf12表達，結果證實可以補償Xist表達，校正了部分雌性胚胎失活不足和發育異常的問題，最終實現了性別比例的平衡。

　　此外，“我們還很幸運的找到了視黃酸這一物質，并添加到胚胎植入前的培養基中。”田見暉說，這種維生素A的細胞內代謝產物，被證實可以通過調控Rnf12激活Xist表達，進而校正X染色體失活不足。

　　在此基礎上，研究人員通過在胚胎培養基中添加視黃酸，成功將體外受精小鼠出生時的雄性比例由57.17%校正到52.03％，接近正常范圍。

　　田見暉認為，這項研究不僅揭示了體外受精后代性別比例失衡的內在機制，并且通過針對性地調整體外受精的培養體系，解決了體外受精后代性別失衡的問題。

　　同行怎么看

　　機制探索方面貢獻顯著

　　加利福尼亞大學生殖內分泌學家Paulo Rinaudo表示，“先前研究者們就開始懷疑X染色體失活對體外受精后代性別產生重要的影響，該研究在探索該機制中作了很大的貢獻。”

　　南加州大學的Kristin Bendikson 說，“這就是我們在體外受精實驗室中需謹慎行事的原因”，她對中國研究團隊改變胚胎植入前體外受精胚胎生長環境留下了深刻的印象，“這提醒了每個人，我們在實驗室里的每個行為都將影響胚胎遺傳學，這是個非常重要的一課。”然而，該研究是否能用于人類還有待研究，Bendikson指出，“所有物種體內的機制都存在差異，將該研究結果轉化為人類證據還需謹慎。”

　　研究者說

　　田見暉：性別失衡 只是冰山一角

　　對于體外受精技術來說，性別比例失衡只是其技術風險的冰山一角。盡管大多數的試管嬰兒是健康的，但越來越多的證據表明，體外受精的胎兒和出生后代存在令人擔憂的流產、低出生體重、出生缺陷、長期的疾病風險等健康問題。長期以來，全世界在該領域的相關研究進展較為緩慢并缺乏突破性進展，無法有效地對體外受精引發的表觀錯誤實施針對性的校正或預防。

　　目前，這項研究只是在實驗動物身上，發現了內在機制，而且通過針對性改良體外受精的培養體系解決了這一問題。但這一發現是否適用于人類，還需進一步確認。

　　首先，人的胚胎與小鼠胚胎的發育過程存在差異，需要進一步的證據確定物種間問題的一致性；其二，倫理問題一直是人胚胎研究需要注意的，要想在人體驗證這一發現，需要人自然受精的胚胎，目前這是不允許的；其三，臨床的應用，例如視黃酸添加，仍需進行一系列的風險評估，確保安全可靠。目前，已有的數據表明，人體外受精胚胎可能也存在X染色體失活不足問題，但是還無法通過實驗證實這一假設。

　　我們認為未來的研究重點，第一是要揭示正常的早期胚胎發育的內在機制，特別是人類。其次，動物模型中發現的機制以及相應的預防措施是否能用于人體外受精臨床，這也將是未來研究中需要解決的問題。