《Cell Reports》：科学家诱导不育男性的干细胞产生精原细胞

　　

生物通报道：在2014年5月1日《Cell Reports》发表的一项研究中，研究人员成功地诱导由不育男性皮肤细胞制备的干细胞，产生精原细胞。这些诱导多能干细胞（iPSCs）产生的精原细胞随后被移植到小鼠睾丸中。

这一研究结果有助于解释男性不育的遗传学原因，并为基础精子生物学提供了一个窗口。研究人员称，该方法还具有相当大的临床应用前景。

干细胞生物学&再生医学研究所和蒙大拿州立大学的Renee Reijo Pera称：“我们的结果首次为精子发育研究提供了一个实验模型。因此，有潜力应用于细胞为基础的临床治疗，例如，在培养皿中产生更高质量和更多数量的精子。

她补充说：“我们甚至有可能将干细胞衍生的生殖细胞直接移植到具有精子产生问题的男性睾丸中。”然而，要达到这一点，将需要相当多的研究，以确保安全性和实用性。

不孕不育影响10%到15%的夫妇。此外，研究人员注意到，令人惊讶的是，不孕不育的遗传原因在男性中尤其普遍，最常见的原因是由于Y性染色体上关键基因的自然缺失。但是，分子水平上的原因一直没有得到很好的阐述。

Reijo Pera称，她的主要动机是为了理解发育早期使精子细胞前体和精子能够产生的基本决策。要达到这个目的，一种方法就是研究缺乏精子生产所必需基因的细胞。

研究人员研究那些不育、但在别的方面正常的男性，他们染色体上包含3个Y染色体精子缺乏因子（AZF）的区域发生缺失，这与精子产量少或无精有关。他们发现，来自AZF缺失细胞的iPSCs其在培养基中形成精子的能力受损。但是当这些细胞被移植到小鼠生精小管中后，它们就会产生生殖细胞样的细胞（虽然明显少于无AZF缺失男性来源的iPSCs所产生的）。

研究结果表明，具有这些缺失的男性中的发育缺陷，发生于精子细胞分化的较晚阶段。Reijo Pera称，这些结果和方法也可能为具有遗传性或继发不育者的诊断和辅助产生新的策略，正如它们也可以用来治疗退行性或年龄相关疾病。

她表示：“我们的研究表明，可以使用干细胞作为诊断生殖细胞缺陷和可能产生生殖细胞的起始材料。这种方法具有很大的潜力，用于治疗那些因遗传/自发原因而精子缺失的患者，或因为‘损害生殖腺（gonadotoxic）’治疗而丧失精子生产能力的癌症幸存者。”（生物通：王英）

延伸阅读：《遗传》：Pygo2基因蛋白编码区SNPs与男性不育的关联。

生物通推荐原文摘要：
Fate of iPSCs Derived from Azoospermic and Fertile Men following Xenotransplantation to Murine Seminiferous Tubules
Summary: Historically, spontaneous deletions and insertions have provided means to probe germline developmental genetics in Drosophila, mouse and other species. Here, induced pluripotent stem cell (iPSC) lines were derived from infertile men with deletions that encompass three Y chromosome azoospermia factor (AZF) regions and are associated with production of few or no sperm but normal somatic development. AZF-deleted iPSC lines were compromised in germ cell development in vitro. Undifferentiated iPSCs transplanted directly into murine seminiferous tubules differentiated extensively to germ-cell-like cells (GCLCs) that localized near the basement membrane, demonstrated morphology indistinguishable from fetal germ cells, and expressed germ-cell-specific proteins diagnostic of primordial germ cells. Alternatively, all iPSCs that exited tubules formed primitive tumors. iPSCs with AZF deletions produced significantly fewer GCLCs in vivo with distinct defects in gene expression. Findings indicate that xenotransplantation of human iPSCs directs germ cell differentiation in a manner dependent on donor genetic status.