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未来真的还需要男人吗?科学家成功造出了不需要父亲的小鼠

前瞻网    2021-10-05 15:21

 

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多能干细胞能让科学家们研究机体中的每一个细胞是如何形成的。大脑细胞、心脏细胞和肝脏细胞只是由这些干细胞所产生的细胞类型的一些例子,如今其正在作为实验性的细胞疗法在人类患者机体中运用。

然而,有些细胞类型很难通过多能干细胞来制备,尤其是精子细胞。

但近日,一项新的研究表明,在小鼠中,完全在体外用干细胞制造精子也是可行的。

模拟自然发育,从干细胞产生精子的全过程由三个阶段组成。首先,干细胞会分化为原始生殖细胞;其次再分化为精原干细胞,这是男性性别被确定的阶段;最后就是分化为精子。

在实验室培养条件下实现第二个阶段最为困难。先前建立的小鼠精原干细胞制造方法所需的培养时间长,比在体内分化慢一周左右,并且生成精子的效率较低,不到20%。

而这项新的研究,优化了诱导精原干细胞所需的条件,并建立了在体外从多功能干细胞到精子的完整产生过程,真实再现了雄性生殖细胞发育的三个阶段。

研究小组首先用小鼠胚胎干细胞(mESC)诱导产生原始生殖细胞样细胞(mPGCLC),并将其培养至DNA甲基化水平呈初始化状态。

然后,研究人员建立了一种“重建睾丸新方法”,最终获得的精原细胞样细胞,在关键基因表达、甲基化状态、逆转录转座子控制、细胞周期动力学等多种特性上与小鼠体内产生的精原干细胞十分相似。

更重要的是,这些细胞作为生殖干细胞样细胞(GSCLC)可以长期稳健扩增,分化为精子的效率超过90%。

最后,利用体外精子诱导的方法,研究人员继续从生殖干细胞样细胞成功诱导出有功能的精子。

研究人员将这些精子注射到小鼠的卵子中,获得的受精卵顺利发育,诞生了健康的小鼠。

这些由干细胞体外培育的精子制造出的小鼠,长大后的生育能力与普通小鼠无异,能够正常产生下一代。

相关研究成果以题为“In vitro reconstitution of the whole male germ-cell development from mouse pluripotent stem cells”发表在Cell Stem Cell上。

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责任编辑: 4150ZYN

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