中國科學家「體外」獲得功能性精子

來自中國的科學家們終於成功地在實驗室中造出了小鼠功能性精子。

為了實現這一壯舉，研究人員誘導小鼠胚胎幹細胞轉變成為了功能性精子樣細胞，然後將它們注入到卵細胞中生成了能生育的小鼠後代。

這項發表在2月25日《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)雜誌上的研究工作，為生成有一天能用於治療人類男性不育症的精子細胞提供了一個平台。

論文的共同通訊作者、南京醫科大學的沙家豪(Jiahao Sha)教授說：「在體外重現生殖細胞發育仍然是生殖生物學和生殖醫學的一個中心目標。

我們建立了一種強大的逐步的方法，在培養皿中重演了功能性精子樣細胞的形成。

我們的方法完全符合一個達成一致意見的生殖生物學家小組最近提出的金標準，因此我們認為其有著巨大的前景用於治療男性不育症。

」

有15%以上的夫妻受到不孕不育的影響，大約三分之一的病例歸因於男人。

睪丸中的生殖細胞前體細胞無法經過減數分裂形成功能性精子細胞是男性不育症的一個主要原因。

近年來一些研究報導稱成功用幹細胞生成了生殖細胞。

2014年9月，上海交通大學醫學院的研究團隊採用隱睪症患者的精原幹細胞(SSC)生成了有受精和發育能力的單倍體精子細胞。

2015年9月，法國里昂Kallistem生物技術公司的Philippe Durand 和Marie-Hélène Perrard表示，他們的研究方法可以把取自人類、大鼠和猴子的細精管(即在實驗過程中生成精子的組織)誘導為成熟的精子細胞。

但他們尚未充分評估這些生殖細胞的功能性或提供減數分裂所有重要標誌的證據。

近期，一個生殖生物學家小組提出了證實工程生殖細胞中發生了重要減數分裂事件的金標準。

例如，研究人員必須出示在特定減數分裂階段正確的核DNA含量、正常染色體數和組織，及生殖細胞能夠生成可存活後代的證據。

然而直到現在重演減數分裂所有的重要步驟仍然是在培養皿中生成功能性精子和卵子的一個主要障礙。

為了克服這一障礙，沙家豪與共同資深作者、中科院動物研究所的周琪(Qi Zhou)院士及趙小陽(Xiao-Yang Zhao)研究員一起，開發出了一種基於幹細胞的方法完全重演減數分裂及生成功能性的精子樣細胞。

第一步是將小鼠胚胎幹細胞(ESCs)暴露於一種化學雞尾酒中，後者誘導ESCs變成了原始生殖細胞。

接下來，研究人員通過將它們暴露於睪丸細胞及睪酮一類的性激素下模擬了這些生殖細胞前體細胞的自然組織環境。

在這些生物學相關條件下，ESC衍生的原始生殖細胞經歷了完整的減數分裂，生成了具有正確核DNA和染色體含量的精子樣細胞。

為了提供最後的減數分裂金標準證據，研究人將這些精子樣細胞注入到小鼠卵細胞中，再將胚胎植入到雌鼠體內。

值得注意地是，這些胚胎正常發育，生成了健康可育的幼鼠，這些小鼠生育了下一代。

在未來的研究中，研究人員計劃利用他們的平台來探究控制減數分裂的分子機制。

他們還將在其他動物如靈長類動物及預期的人類研究中測試他們的方法。

但在這一技術轉化至臨床之前，必須要排除掉可能的風險及考慮到使用胚胎細胞的倫理問題。

沙家豪說：「如果證實在人類中是安全及有效的，我們的平台有可能會為人工受精或體外受精技術生成全功能的精子。

由於當前可用的治療方案對於許多夫妻並不適用，我們希望我們的方法能夠大大提高男性不育的成功率。

」

作者：中國生物技術信息網

編輯：Dr.K ([email protected])

審稿：健康科普分會專業專委會