Science发表卵子发育颠覆性发现

　　

生物通报道：Science杂志发表的最新研究表明，哺乳动物卵子会在早期阶段从未分化的姐妹细胞获取关键细胞组分，这可能是理解卵子独特属性的关键。过去人们一直以为这种现象只发生在低等动物中，这项研究颠覆了人们对哺乳动物卵子发育的认识。

在人类和其他动物中，只有卵子能够发展成为新的个体。女性一生只能生产少量的卵子，这是人类生殖能力的主要限制因素。理解卵子获得发育潜力的过程，不论在基础研究还是医学研究领域都很有意义。

卡内基科学研究所的Allan Spradling和Lei Lei认为，当哺乳动物卵巢内的一批生殖细胞聚集起来并且相互连通的时候，特定生殖细胞将获得成为卵子的机会。类似现象存在于较为低等的动物中，比如果蝇。果蝇大多数生殖细胞（哺育细胞）会把自己的细胞器和细胞质转移到一个细胞中，帮助它发展成为卵子。

虽然哺乳动物的卵巢也会发生这种生殖细胞聚集，但人们普遍认为这一事件只是进化留下的痕迹，并没有实际的功能。为此，研究人员对小鼠进行了深入研究。他们发现，小鼠卵巢内相互连通的生殖细胞也在交换细胞质和细胞器，包括线粒体、高尔基体和中心体。

小鼠的生殖细胞簇一般有五个生殖细胞，其中四个将大部分细胞器转移给第五个细胞，使其最终成为卵子。新细胞器合并在一起，形成了被称为Balbiani小体的结构。这种结构只存在于年轻卵子中，人们一直不清楚它的来源。研究显示，如果姐妹细胞之间的物质转移被阻断，基本上卵子就不能生成。这说明哺育细胞与未来卵子的细胞器转移是一个进化保守的过程，应该具有重要的功能意义。

那么，哺育细胞的这种牺牲对卵子有何帮助呢？研究人员指出，从姐妹细胞获得如此多的细胞材料，有助于卵子启动生长程序，发展成为哺乳动物体内最大的细胞。他们还认为，这种转移可能涉及了某些因子，“重编程”卵子的染色体，让其具有发展成胚胎的潜力。Balbiani小体本身也可能通过生产营养物质或者激素支持卵子的发育。受损细胞器可以在转移过程中移出，令卵子得到净化。

2014年12月Weizmann科学研究所和剑桥大学的研究小组实现了一项创举：他们在实验室中成功逆转了人类细胞的时钟，首次从多能干细胞获得了精子和卵子的“始祖”——原始生殖细胞（PGC）。在胚胎发育的最初几个星期，胚胎干细胞会分化为原始生殖细胞。几年前，日本研究人员用小鼠iPS细胞生成了原始生殖细胞。但生成人类原始生殖细胞的尝试一直没有取得成功。这项研究可以帮助人们深入理解胚胎发育的最早阶段，探索与生育问题有关的一些疾病，甚至开发新型的生殖技术。（更多详细信息参见：Cell里程碑成果：构建人类原始生殖细胞）

2015年6月日本研究人员在Science杂志发表文章指出，脊椎动物的生殖细胞是成为精子还是卵子取决于一个遗传学开关，foxl3基因。研究人员对一种叫青鳉的小鱼进行研究。他们惊讶的发现，该基因丧失功能的雌性青鳉，卵巢中居然生成了精子。研究证实，这些精子功能正常可以繁殖出正常的青鳉后代。研究人员认为，foxl3基因在雌性生殖细胞中发挥作用，抑制生殖细胞分化成为精子。（更多详细信息参见：Science惊人发现：来自卵巢的精子）

基因突变会导致精子缺乏，造成男性不育。由于睾丸中缺少功能性的生殖细胞，这些患者无法通过辅助生殖技术（比如IVF）拥有自己的后代，恢复他们的生育能力是一个很大的挑战。南京医科大学、中科院动物研究所的科学家们在这一方面取得了重要突破。他们将细胞重编程和基因组编辑结合起来，成功让缺乏精子的突变小鼠生成了功能性精子，并且拥有了自己的后代。这项发表在Cell Research杂志上的研究为人们揭示了一条新途径，有助于解决基因突变造成的男性不育。文章的通讯作者是中科院动物所研究员周琪、南京医科大学特聘教授沙家豪、和中科院动物所研究员赵小阳。（更多详细信息参见：中国学者获重要突破：精子缺乏也能繁衍后代）

生物通编辑：叶予

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