无精症患者的福音：“人造精子”成功产生健康可育后代

日本京都大学的研究人员在《细胞干细胞》杂志上发表论文称，小鼠多能干细胞可以分化为有功能的精子，且这些精子能用于生产健康、可育的后代。

体外诱导培养52天的精子的免疫荧光染色图。红色表示GSCLC蛋白，绿色表示精子，白色表示细胞核。

小鼠雄性生殖细胞发育方案（上）；通过多能干细胞在体外重建雄性生殖细胞发育的方案（下）。

不论是小鼠还是人类，有性生殖的物种只有在精子与卵子结合的情况下才能产生后代，即使是人工受精，这两种细胞也缺一不可。因此，“如何获得健康的精子”一直是生殖领域的一大研究热点。

当地时间9月7日，日本京都大学的研究人员在《细胞干细胞》杂志上发表论文称，小鼠多能干细胞可以分化为有功能的精子，且这些精子能用于生产健康、可育的后代。这项研究为在试管中产生雄性生殖细胞提供了迄今为止最全面的模型，是无精症患者的福音。

多能干细胞能够分化成为人体中的任何一种细胞，如神经细胞、心脏细胞和肝脏细胞，并进一步用于治疗疾病。然而，部分类型的细胞仍然很难通过此途径获取，特别是精子细胞，因为这些细胞非常独特：首先，它们只有23条染色体（正常细胞的一半），卵子的所有染色体来自母亲，精子的所有染色体来自父亲；其次，它们是父母真正传递给后代的唯一细胞，因此也是“物种维持和进化的驱动力”。

在此次研究中，科学家们成功将小鼠的多能干细胞分化成精子细胞，这一过程分为三个模仿自然发育的阶段：干细胞分化为原始生殖细胞，然后分化为精原细胞，最后分化为精子。其中第二阶段最难实现，目前的分化方案效率不高，比在小鼠体内大约慢一周，而且精原干细胞对精子发生的贡献也很小。

为了优化第二阶段的分化过程，研究人员准备了大量的原始生殖细胞，并使用“重建睾丸的新方法”，在8种不同的条件下测试了10000多个细胞。幸运的是，分化得到的精原干细胞与小鼠睾丸中的细胞有许多共同的特性，包括关键基因的表达、表观遗传学以及逆转录转座子的瞬时上调。

为了证实分化得到的精原干细胞的行为与体内产生的相同，研究人员将这些精原干细胞注入到小鼠睾丸，让它们发育成精子细胞，然后收集这些精子并注射到卵子中形成胚胎。这些胚胎最终帮助小鼠成功产下健康、可育的后代。

“这是我们首次在试管中利用小鼠的多能干细胞重建功能性精子，为雄性生殖细胞分化提供了新的可能性。”论文作者、日本京都大学的主任Mitinori Saitou说。

编译：花花 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《细胞干细胞》

期刊编号：1934-5909

原文链接：https://medicalxpress.com/news/2021-09-spermatogonia-stem-cells.html

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