Science干细胞里程碑式成果：人造卵子

　　

生物通报道  近日日本的研究人员成功地诱导小鼠干细胞成为了可生长发育的卵子，生成了健康的幼鼠。这项工作为研究长期笼罩在神秘中的哺乳动物发育及不育症的基本元素提供了一个强有力的工具。

英国爱丁堡大学的生殖生物学家Evelyn Telfer说：“人们一直试图用胚胎干细胞和多能干细胞来生成性细胞。现在他们做到了，并且做得很好。”

干细胞科学家们曾经利用前体干细胞获得了多种类型的细胞，却一直竭力于生成性细胞。，部分原因由于它们分裂方式上的差异，这些细胞具有明显更为复杂的发育程序。身体的绝大多数细胞进行有丝分裂，在有丝分裂过程中两套染色体被复制，而性细胞是通过减数分裂生成，导致细胞只包含每条染色体的一个拷贝。

去年，来自京都大学Mitinori Saitou实验室的同一研究小组成功地利用小鼠干细胞生成了功能性的精子。精子是身体的一些较简单的细胞，而卵母细胞则复杂得多。

新加坡医学生物学研究所发育生物学家Davor Solter（未参与该研究）说“人们始终认为生成精子可能更为容易。而卵母细胞是使整个发育变为可能的事物。”

在最新发表在《科学》（Science）杂志上的研究中，Saitou和他的同事们用两种细胞类型小鼠胚胎干细胞和诱导多能干细胞展开了研究。正如在早先精子研究中一样，他们利用一种信号分子鸡尾酒首先将干细胞转化为了外胚层细胞，然后生成了原生殖细胞（PGCs）。尽管雄性PGCs可以直接注入到不育雄性小鼠体内发育为精子，雌性版本还需要进一步的处理。
  
研究人员分离出不包含性细胞的胚胎卵巢组织，然后将他们实验室生成的PGCs加入到培养皿中。混合物自发地形成了卵巢样结构，它们随后被移植到雌性小鼠体内。4周后，干细胞源性PGCs发育成了卵母细胞。研究小组让它们受精，并将胚胎移植到了代孕小鼠体内。生成的后代能够长大自身具有生育能力。

Saitou说PGCs稀少且难于从小鼠分离，因此研究人员对于他们的调控所知甚少。当PGCs发育成为精细胞或卵细胞，在一个称作基因组印记的过程中某些基因被沉默。尽管这对于发育至关重要，但对于它是如何启动，或者说基因是如何选择性沉默的仍不是很清楚。

对于减数分裂的细节目前也了解甚少——尤其是卵母细胞，它们在雌性胚胎中形成直至生物体开始排卵一直维持着静止状态。“这是这项工作最大的直接影响。因为我们已经成功地生成了功能性的精子和卵母细胞，我们能够真正地研究在这一重要的细胞系中正在发生的事情，”Saitou说。

Telfer说这些问题中许多也将与生育研究相关。

Saitou研究小组现在正设法用人类细胞生成PGCs。由于人类和小鼠干细胞的差异这可能难于证实。更重要的是，实践和伦理问题意味着研究人员将无法获得人类卵巢组织来培养细胞。

Solter说：“但是有很多的技术来修补，通常这样的事情最终是有可能实现的。如果这种方法适用于人类，它有可能为研究用卵母细胞提供一个不受限制的资源。现在，利用卵母细胞具有道德和法律的重负。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Offspring from Oocytes Derived from in Vitro Primordial Germ Cell–Like Cells in Mice

Reconstitution of female germ-cell development in vitro is a key challenge in reproductive biology and medicine. We show here that female (XX) embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells in mice are induced into primordial germ cell-like cells (PGCLCs), which, when aggregated with female gonadal somatic cells as reconstituted ovaries, undergo X-reactivation, imprint erasure, cyst formation, and exhibit meiotic potential. Upon transplantation under mouse ovarian bursa, PGCLCs in the reconstituted ovaries mature into germinal vesicle-stage oocytes, which then contribute to fertile offspring after in vitro maturation and fertilization. Our culture system serves as a robust foundation for the investigation of key properties of female germ cells, including the acquisition of totipotency, and for the reconstitution of whole female germ-cell development in vitro.