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日本科学家利用多能干细胞制造精子,让小鼠成功产下后代

前瞻网    2021-09-22 09:03

 

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通过有性生殖方式延续后代的物种,例如老鼠和人类,只有当雄性的精子与雌性的卵子受精时,才能进行繁衍,即使是人工受精技术也依赖于这两种细胞。然而,ASHBi研究人员进行的一项新研究表明,从小鼠多能干细胞可以分化出功能性精子。这些精子可用于生殖健康、可育的后代,并提供了迄今为止在试管中生成男性生殖细胞的最全面模型。

多能干细胞是一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞。尽管还需要更多的研究,但科学家在用多能干细胞生产精子细胞方面,已经取得了重大进展,至少对小鼠来说是如此。

研究中模仿了自然发育的三个阶段进行培养。首先,从干细胞中分化出原始生殖细胞,然后分化为精原干细胞,最后成为精子。研究发现,获得精原干细胞这个过程最难,小鼠精原干细胞可以被制造出来,但是效率不高,且精子生成效率很低。

研究团队从小鼠多能干细胞开始,优化了诱导精原干细胞所需的条件,并在8种不同的条件下使用“新重组睾丸方法”(new reconstituted testis method),不断改进。还检查了10000多个原始生殖细胞分化时的状态,最终获得的精原细胞。研究人员发现,这些精原细胞,在关键基因的表达,表观遗传学,以及逆转录子的瞬时上调等多种特性上与小鼠体内睾丸中的细胞相似。

为了证实精原干细胞的行为与体内产生的精原细胞一样,研究人员将实验室制造的精原干细胞注射到小鼠睾丸中,让细胞发育成精母细胞,并将精子注射到卵子中培育胚胎。然后,用这些胚胎使小鼠受孕,发现这些小鼠能正常生育,且能生下健康的后代。

研究人员称,这是第一个在试管中用小鼠多能干细胞重建功能性精子的研究,为男性生殖细胞的分化提供了新的可能性。

题为“In vitro reconstitution of the whole male germ-cell development from mouse pluripotent stem cells”的相关研究论文发表在《细胞·干细胞》上。

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责任编辑: 4150ZYN

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