制造精原细胞干细胞

对于依赖有性生殖的物种，包括老鼠和人类，只有当雄性的精子与雌性的卵子受精时，后代才能产生。甚至人工受精技术也依赖于这两种细胞的供体。然而，ASHBi研究人员领导的一项新研究表明，小鼠多能干细胞可以分化为功能精子。这些精子被成功地用于产生健康、可育的后代，并为在试管中产生男性生殖细胞提供了迄今为止最全面的模型。

多能干细胞细胞让科学家们得以研究身体中的每一个细胞是如何形成的。脑细胞,心脏细胞肝细胞只是由这些干细胞制成的细胞类型的一些例子，现在正被用于患者身上作为实验性细胞疗法。然而，有些类型的细胞仍然难以制造多能干细胞,特别是精子细胞．

在所有细胞类型，生殖细胞独特的原因有很多。首先，与所有其他携带46条染色体的细胞不同，细菌细胞只有23条染色体，卵子的所有染色体来自母亲，精子的所有染色体来自父亲。

此外，它们是父母实际上传递给后代的唯一细胞，这使得它们，根据ASHBi主任Mitinori Saitou的说法，他是这项研究的作者之一驱动力这维持和进化了一个物种。”

虽然还需要更多的研究，但科学家们已经在用多能干细胞生产精子细胞方面取得了重大进展，至少在小鼠身上是这样。这个过程通常分为三个模仿自然发展的阶段。首先，干细胞被分化成原始生殖细胞，然后进入精原细胞，这是确定男性性别的时候，最后是精子。

精子原细胞可以让男性一生都产生精子，但这第二阶段已被证明是最难在实验室中重建的。

困难，但并非不可能。小鼠精原细胞干细胞可以被制造出来，但效率很低，这就是为什么该研究的另一位贡献者石仓幸子(Yukiko Ishikura)博士得出结论，需要优化分化过程。

她说:“这种细胞的分化速度比小鼠体内的慢了大约一周，精原细胞对精子发生的贡献也很低。”

从小鼠多能干细胞开始，她和同事们准备了原始生殖细胞，并在8种不同的条件下使用他们所谓的“新的重组睾丸方法”检查了超过10000个原始生殖细胞。

为了验证制造精原细胞的最佳条件，他们证实了这些细胞与小鼠睾丸中的细胞有几个共同的特性，包括关键基因的表达、表观遗传学和逆转录转座子的短暂上调，这是Saitou特别意想不到的。

“反转录转座子控制被重新夺回。逆转录转座子调控是一种通过随机重复它们的调控来控制逆转录转座子对关键基因影响的机制。”

相同的表观遗传学也至关重要。虽然基因是由DNA组成的，但它们的表达依赖于DNA甲基化等表观遗传因素。生殖细胞在发育过程中显示出独特的DNA甲基化模式，这种模式被认为对它们产生后代的能力至关重要。

为了证实精原细胞与体内产生的精原细胞具有相同的行为，研究人员将实验室制造的精原细胞注射到小鼠睾丸中，让这些细胞发育成精子细胞。这些精子细胞被收获并注入卵子以培育胚胎。然后，这些胚胎被用来使小鼠受孕，这些小鼠继续生出健康的后代，这些后代也有生育能力。

这些发现提供了最全面的男性生殖细胞发育重建，但从多能干细胞开始。

“这是第一个从小鼠多能精子中重建功能精子的研究干细胞在试管里。这为男性生殖细胞分化开辟了新的可能性。”

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