正常的干細(xì)胞通常有兩個(gè)拷貝的基因組。來(lái)自耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(CUMC)和紐約干細(xì)胞基金會(huì)研究所(NYSCF)的科學(xué)家們，現(xiàn)成功培育出了一種攜帶單拷貝人類基因組的新型胚胎干細(xì)胞。他們的研究結(jié)果發(fā)布在《自然》（Nature）雜志上。

論文中描述的這些干細(xì)胞是首批已知只有一個(gè)拷貝的親本細(xì)胞基因組，且能夠進(jìn)行分裂的人類細(xì)胞。

由于繼承了兩套染色體，人類細(xì)胞被認(rèn)為是“二倍體”，它們總共具有46條染色體，一半來(lái)自母親，一半來(lái)自父親。唯一的例外是生殖細(xì)胞（卵子和精子），由于它們只有一套即23條染色體被稱作為“單倍體”細(xì)胞。這些單倍體細(xì)胞無(wú)法分裂生成更多的精子和卵子。

以往一些采用人類卵細(xì)胞來(lái)生成胚胎干細(xì)胞的研究努力最終獲得了二倍體干細(xì)胞。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們觸發(fā)了未受精的人類卵細(xì)胞進(jìn)行分裂。他們隨后用一種熒光染料照亮DNA，分離出了單倍體干細(xì)胞，它們散布在數(shù)量更多的二倍體細(xì)胞之中。

研究人員證實(shí)這些單倍體干細(xì)胞具有多能性——這意味著它們能夠分化為許多其他的細(xì)胞類型，包括神經(jīng)細(xì)胞、心臟細(xì)胞和胰腺細(xì)胞，同時(shí)僅保留一套染色體。

研究的共同主要作者、耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)Azrieli干細(xì)胞與遺傳學(xué)研究中心主任Nissim Benvenisty博士說(shuō)：“這項(xiàng)研究提供了我們一種新型的人類干細(xì)胞，將會(huì)對(duì)人類遺傳和醫(yī)學(xué)研究產(chǎn)生重要的影響。這些細(xì)胞為研究人員提供了一種新工具，增進(jìn)我們對(duì)人類發(fā)育的認(rèn)識(shí)及了解為什么我們要進(jìn)行有性生殖。”

研究人員還顯示，由于只具有一個(gè)拷貝的基因可以打靶，單倍體細(xì)胞有可能成為一種強(qiáng)大的遺傳篩查工具。能夠影響單倍體人類干細(xì)胞中單拷貝的基因，有潛力在一些生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如癌癥研究、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和再生醫(yī)學(xué)中幫助進(jìn)行遺傳分析。

耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)Azrieli干細(xì)胞與遺傳學(xué)研究中心博士生Ido Sagi說(shuō)：“利用單倍體干細(xì)胞最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，更容易編輯它們的基因。”在二倍體細(xì)胞中，由于一個(gè)拷貝的基因是正常的，充當(dāng)了“備份”，很難檢測(cè)單拷貝突變的生物學(xué)影響。

由于研究中描繪的這些干細(xì)胞與卵細(xì)胞捐獻(xiàn)者基因匹配，還可以利用它們來(lái)開發(fā)出一些細(xì)胞療法治療諸如失明、糖尿病等疾病或基因相同的細(xì)胞提供治療優(yōu)勢(shì)的其他狀況。由于它們的遺傳基因與生殖細(xì)胞相當(dāng)，或許還可以利用它們來(lái)達(dá)到生殖目的。

單倍體細(xì)胞只含有一個(gè)完整染色體組，因此等位基因上的突變效應(yīng)不會(huì)被另一條染色體所掩蓋，因而利用單倍體細(xì)胞可以大大幫助推動(dòng)基因組的功能性研究。早在2011年，劍橋大學(xué)的科學(xué)家就在世界上首次培育出了哺乳動(dòng)物的單倍體胚胎干細(xì)胞。

2012年9月，來(lái)自中科院動(dòng)物研究所、中科院研究所院與東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員，成功建立了來(lái)自孤雄囊胚的單倍體胚胎細(xì)胞系，并進(jìn)一步驗(yàn)證將這些細(xì)胞注入到卵母細(xì)胞后產(chǎn)生了健康的小鼠。

2013年7月， Cell Research發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李勁松研究組、神經(jīng)科學(xué)研究所孫強(qiáng)研究組和健康科學(xué)研究所金穎研究組的一項(xiàng)合作研究，他們建立了來(lái)自食蟹猴孤雌囊胚的單倍體胚胎干細(xì)胞系。

2013年8月，由奧地利科學(xué)院和維也納Haplogen的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，利用一種稱之為“基因捕獲”（ gene trap）的技術(shù)構(gòu)建出了一個(gè)人類單倍體細(xì)胞庫(kù)，該細(xì)胞庫(kù)中包括有3000多種細(xì)胞系，每個(gè)細(xì)胞系都具有一種不同的突變基因。這項(xiàng)研究工作發(fā)布在Nature Methods雜志上。

2013年12月，中科院動(dòng)物研究所周琪帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)成功地建立了大鼠的單倍體胚胎干細(xì)胞系，并證明大鼠單倍體胚胎干細(xì)胞在長(zhǎng)期培養(yǎng)過(guò)程中仍可維持單倍性和多能性。相關(guān)成果發(fā)表于Cell Stem Cell雜志上。

2014年11月，來(lái)自?shī)W地利的一個(gè)科學(xué)家小組借助了稱作為CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù)，構(gòu)建出了第一個(gè)人類完全的單倍體細(xì)胞系。他們的研究結(jié)果發(fā)布在Genome Research雜志上。

2015年11月，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李勁松研究組再度發(fā)布重大突破，從卵子中產(chǎn)生了能代替精子使用的單倍體胚胎干細(xì)胞，并證明這些細(xì)胞能高效產(chǎn)生半克隆小鼠，從而簡(jiǎn)化了單倍體胚胎干細(xì)胞技術(shù)，促進(jìn)單倍體胚胎干細(xì)胞技術(shù)的廣泛應(yīng)用。研究成果發(fā)表在Cell Research上。