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干细胞作育卵子精子前体细胞获成功,切磋将实

研究将实验鼠皮肤细胞转化为胚胎所需三种干细胞

干细胞培育卵子精子前体细胞获成功 向着治疗不孕不育症迈出重要一步

新华社耶路撒冷5月2日电(记者陈文仙 吕迎旭)以色列研究人员在新一期美国《细胞-干细胞》杂志上报告说,他们在动物实验中成功将皮肤细胞转化为早期胚胎所需的三种主要干细胞,即可分化为胚胎、胎盘、脐带等组织的干细胞。

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研究人员说,这一成果不仅对研究胚胎和胎盘缺陷、解决某些不孕问题等具有重要意义,还意味着将来有可能在没有精子和卵子的情况下利用人类皮肤细胞培育出完整的人类胚胎。

科学家希望有朝一日来自男性的皮肤细胞能够生成精子细胞,从而治疗不孕不育症。

早在2006年,日本研究人员就发现,成体的皮肤细胞可以通过“重新编程”,回到类似天然胚胎中的干细胞那样的状态,有潜力重新分化成各种器官和组织,这类细胞被称作“诱导多能干细胞”。近年来,研究人员用诱导多能干细胞培育出了心肌细胞、肝脏细胞等多种细胞,但还没能用它培育出胎盘等组织。

图片来源:南伊利诺伊大学

以色列希伯来大学研究人员发现,将一组5个基因导入实验鼠皮肤细胞后,可将皮肤细胞同时转化为三种干细胞,它们可进一步分化为胚胎、胎盘,以及脐带等胚外组织。

本报讯 以色列与英国研究人员利用人体皮肤细胞在实验室中培育出人类精子与卵子的前体细胞。尽管面临着大量争议和监管障碍,这一成就依然向着治疗不孕不育症迈出了重要一步。

据介绍,此前有研究人员尝试在没有精子和卵子的情况下培育实验鼠胚胎,不过他们使用了从活的、正在发育的实验鼠胚胎相关组织中分离出的这三种干细胞,用它们重新培养实验鼠胚胎。而在本次研究基础上,有可能不“牺牲”活胚胎,利用皮肤细胞就能在试管中培育出实验鼠胚胎。

这项试验利用诱导多能干细胞——能够分化成几乎所有细胞类型的一种再编程细胞——在小鼠体内培育出精子和卵子,这些生殖细胞随后通过体外受精技术产下了活体后代。

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研究人员在12月24日出版的《细胞》杂志网络版上报告了这一研究成果。

早在2012年,日本京都大学干细胞生物学家Mitinori Saitou及其同事便培育出第一批人造原始生殖细胞。这些特化的细胞在胚胎发育过程中出现,并最终形成精子或卵子。Saitou利用iPS细胞技术,通过将皮肤细胞再编程为与胚胎类似的状态,从而最终在表面皿中培育出这些细胞。研究人员同时还能够利用胚胎干细胞培育出类似的原始生殖细胞。

尽管这些细胞在表面皿中并不能超越前体细胞的状态,但Saitou发现,如果将它们植入小鼠的睾丸,这些细胞最终会演变为精子;而如果将它们放入卵巢,则会转化为功能性卵子。而得到的精子和卵子都能够用于体外受精。

如今,由英国剑桥大学Azim Surani和以色列威茨曼科学研究所Jacob Hanna率领的研究团队,利用人体皮肤细胞在实验室中培育出人类精子与卵子的前体细胞。

此次生物学家成功的关键在于找到了正确的起始点。在人类中重复这项技术的最大障碍在于小鼠与人类的胚胎干细胞从根本上说是完全不同的。小鼠的胚胎干细胞是“简单”的——很容易引入任何分化路径,而人类的胚胎干细胞则要“复杂”得多——这就导致其适应性较差。

然而Hanna注意到,这项差异却能够通过对细胞进行调整来克服,正如他与同事在2013年报告的那样。他的研究团队开发了一种技术,使得人类干细胞能够像小鼠干细胞一样“简单”。Hanna表示:“我们使用这些细胞加上Saitou的方案终于获得了成功,即能够高效率地得到了PGC。”

如今,Surani和Hanna报告说,他们能够利用来自男性及女性的胚胎干细胞和iPS细胞,以25%至40%的比例生成生殖细胞前体细胞。

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校生殖生物学专家Amander Clark表示:“令人兴奋的是,Surani和Hanna的实验室已经找到了一种迄今为止最高效地生成祖生殖系细胞的方法。”

《中国科学报》 (2014-12-30 第2版 国际)

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