干細(xì)胞技術(shù)使精子成為一道菜
中國的科學(xué)家終于成功地在實(shí)驗(yàn)室中從小鼠身上創(chuàng)造了功能正常的精子。為了實(shí)現(xiàn)這一壯舉,研究人員誘使小鼠胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄跃訕蛹?xì)胞,然后將其注入卵細(xì)胞以產(chǎn)生可育的小鼠后代。這項(xiàng)研究于2月25日在細(xì)胞干細(xì)胞中報(bào)道,為生成精子細(xì)胞提供了一個(gè)平臺(tái),有朝一日它可用于治療人類的男性不育癥。
“體外再生生殖細(xì)胞一直是生殖生物學(xué)和生殖醫(yī)學(xué)的核心目標(biāo),”南京醫(yī)科大學(xué)的共同高級研究作者沙嘉浩說。“我們建立了一種強(qiáng)大的,逐步的方法,概括了培養(yǎng)皿中功能性精子樣細(xì)胞的形成。我們的方法完全符合生殖生物學(xué)家共識小組最近提出的黃金標(biāo)準(zhǔn),因此我們認(rèn)為它具有治療的巨大希望。男性不育癥。“
不孕癥影響多達(dá)15%的夫妻,約三分之一的病例可以追溯到該男子。男性不育的一個(gè)主要原因是睪丸中前體生殖細(xì)胞不能進(jìn)行稱為減數(shù)分裂的細(xì)胞分裂形成功能性精子細(xì)胞。一些研究報(bào)道了從干細(xì)胞中成功生成生殖細(xì)胞,但他們沒有充分評估生殖細(xì)胞的功能或?yàn)闇p數(shù)分裂的所有關(guān)鍵標(biāo)志提供證據(jù)。
最近,一組生殖生物學(xué)家提出了金標(biāo)準(zhǔn),以證明減數(shù)分裂的主要事件發(fā)生在工程生殖細(xì)胞中。例如,研究人員必須在特定的減數(shù)分裂階段,正常的染色體數(shù)目和組織以及生殖細(xì)胞產(chǎn)生可存活后代的能力中顯示正確的核DNA含量的證據(jù)。到目前為止,重復(fù)減數(shù)分裂的所有必要步驟仍然是在盤子中產(chǎn)生功能性精子和卵細(xì)胞的主要障礙。
為了克服這個(gè)障礙,Sha與中國科學(xué)院動(dòng)物研究所的共同高級研究作者齊周和趙曉陽合作開發(fā)了一種基于干細(xì)胞的方法,該方法完全概括減數(shù)分裂并產(chǎn)生功能性精子樣細(xì)胞。第一步是將小鼠胚胎干細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞)暴露于化學(xué)混合物,誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞變成原始生殖細(xì)胞。接下來,研究人員模仿這些前體生殖細(xì)胞的天然組織環(huán)境,將它們暴露于睪丸細(xì)胞以及性激素如睪丸激素。
在這些生物學(xué)相關(guān)條件下,ESC衍生的原始生殖細(xì)胞經(jīng)歷完全減數(shù)分裂,導(dǎo)致精子樣細(xì)胞具有正確的核DNA和染色體含量。為了提供減數(shù)分裂的最終金標(biāo)準(zhǔn)證據(jù),研究人員將這些精子樣細(xì)胞注射到小鼠卵細(xì)胞中,并將胚胎轉(zhuǎn)移到雌性小鼠體內(nèi)。值得注意的是,這些胚胎正常發(fā)育并產(chǎn)生了健康,肥沃的后代,從而催生了下一代。
在未來的研究中,研究人員計(jì)劃使用他們的平臺(tái)來檢查控制減數(shù)分裂的分子機(jī)制。他們還將測試他們在其他動(dòng)物如靈長類動(dòng)物中的方法,以期進(jìn)行人體研究。然而,在將該技術(shù)轉(zhuǎn)化為臨床之前,必須排除可能的風(fēng)險(xiǎn),并應(yīng)考慮使用胚胎細(xì)胞的倫理問題。
“如果被證明對人類安全有效,我們的平臺(tái)可能會(huì)產(chǎn)生完全功能的精子用于人工授精或體外受精技術(shù),”沙說。“因?yàn)槟壳翱捎玫闹委煂υS多夫婦不起作用,我們希望我們的方法可以大大提高男性不育的成功率。”
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