如何从一个人身上同时分离出正常的男性和女性细胞
科学家首次制造出两个除了性染色体之外、其他完全相同的人类细胞系，其中一个细胞系的性染色体为XX，另一个为XY。利用这组独特的细胞，研究人员或将能回答一些长期悬而未决的问题：性染色体对疾病的影响，以及它们在人体早期发育过程中的作用。
绝大多数人拥有两条性染色体，要么是两条X染色体，要么是一条X和一条Y染色体，它们可以促使各自的拥有者发育出一系列女性或男性的生理学性征。研究表明，性染色体在免疫反应、大脑发育、疾病易感性和体内药物反应等过程都会发挥作用。然而，想要进一步检测X和Y染色体的具体作用，却充满了挑战。比如，研究人员利用现有的工具无法区分染色体和激素各自产生的影响，而这组新制造出的细胞系或许能提供一种新的研究途径。
美国西北大学（Northwestern University）药理学家芭芭拉·斯特兰杰（Barbara Stranger）（并未参与这项研究）说：“这是一组非常有意思的细胞系。以前我们拥有的人类细胞系来自不同男性和女性，而新研究中的细胞系来自同一个人，只有一条性染色体不同，这是巨大的进步。”
这项研究由以色列哈达萨医学中心（Hadassah Medical Center）发育生物学家本杰明·鲁宾诺夫（Benjamin Reubinoff）领导的研究团队完成。他们希望该项目能更好地推动人类的性别差异研究。鲁宾诺夫表示，目前存在两个主要障碍：一是难以区分染色体和激素各自的影响，二是在排除单个个体内其他基因的作用时，无法确定X和Y染色体的影响。他说：“虽然已经有了现成的动物模型，但还缺乏人体细胞模型。”
为了构建一个这样的人类细胞模型，鲁宾诺夫、他之前的博士生伊泰·沃尔德霍恩（Ithai Waldhorn）以及同事们首次研究了从一个克兰费尔特综合征（Klinefelter syndrome）患者身上收集的白细胞。患这种疾病的男性在出生时会带有一条额外的X染色体，这意味着他们的细胞中含有两条X染色体和一条Y染色体。这些白细胞此前在科里尔医学研究所（Coriell Institute for Medical Research）的存储库中保存，那里收集了人们捐献的、用于生物医学研究项目的样本。克兰费尔特综合征患者会出现一种罕见的嵌合体特征，即他们身体的一些细胞拥有三条性染色体（XXY），一些拥有两条XX染色体，一些有一条X染色体和一条Y染色体。研究人员将这3种类型的细胞均重新编码为诱导性多功能干细胞，让这些细胞重新回到类胚胎细胞的状态，可以再次发育成神经元、肌肉细胞等等。
最终，研究人员成功制造出XX和XY细胞——除了性染色体以外，其他基因均相同，并通过一系列实验验证了先前通过动物细胞研究获得的结果。比如，他们证实了此前报道的、存在于XX和XY细胞中激活基因的差异。当引导这些诱导性多功能干细胞发育成未成熟的神经元时，他们发现的证据也证实了以前记录的、在早期的神经发育中存在性别差异。鲁宾诺夫说：“令人欣慰的是，该模型确实显示了两性差异，正如此前利用其他细胞系进行的研究一样。”这些发现已发表于《干细胞报告》（Stem Cell Reports）上。
美国天普大学（Temple Uni-versity）细胞生物学家和癌症研究员诺拉·恩格尔（Nora Engel，并未参与这项研究）说：“这项研究设计得非常好，它验证了一个概念，即在发育早期，性别差异就开始出现了——而它们主要取决于性染色体，因为这是唯一能解释这些差异的变量。”
此前，研究人员为了研究性染色体对动物的影响，会利用“四种核心基因型”小鼠模型，其中包括修改Y染色体上一个名为Sry的基因。该基因携带有促使雄性发育出睾丸的指令，而修改这一基因能创造出拥有XX染色体和睾丸，或者拥有XY染色体和卵巢的小鼠。从这些具有相同性器官、但性染色体不同的动物中，科学家就能区分性染色体和性激素（由生殖器官分泌）的影响。斯特兰杰表示，这些小鼠模型在性别差异研究领域带来了一个变革，而将这类研究转移到人类身上的方法“真的很巧妙”。
瑞典隆德大学（Lund University）演化遗传学家杰茜卡·阿博特（Jessica Abbott，并未参与这项研究）说：“我认为这将为一些新研究开辟了思路。”他还提出，可以从另外的个体身上获取XX和XY干细胞，观察个体之间的差异，这将有助于确定这些细胞的研究结果是否可以推到更广泛的人群。
当然，利用细胞并不能模拟整个人体或器官之间的相互作用——至少目前还不能。但鲁宾诺夫指出，随着新技术的发展，比如 “芯片人体”（body on a chip，一种微流体系统，能复制不同器官细胞之间的联系），科学家或许可以很快解决这一系列的问题。对只利用干细胞就能进行实验，鲁宾诺夫感到十分兴奋。他说：“我们现在拥有一个工具，在理论上，可以使用它来生成任何类型的细胞，并为各种类型的疾病开发相应的模型。我们开发的这个模型为后续的研究开辟了一个更广阔的视野。”
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