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從多能干細(xì)胞 (PSC) 體外生成生殖細(xì)胞可以對(duì)未來(lái)的生殖醫(yī)學(xué)和動(dòng)物育種產(chǎn)生重大影響。十年前，在小鼠中建立了體外配子發(fā)生。然而，在任何其他物種中尚未實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)原始生殖細(xì)胞樣細(xì)胞（PGCLCs）產(chǎn)生配子。

2022年4月7日，日本東京大學(xué)Mami Oikawa等人在Science?在線發(fā)表題為“Functional primordial germ cell–like cells from pluripotent stem cells in rats”的研究論文，該研究展示了從大鼠 PSC 中誘導(dǎo)功能性 PGCLC。該研究顯示浮動(dòng)聚集體中的外胚層樣細(xì)胞形成大鼠 PGCLC。性腺體細(xì)胞支持PGCLCs的成熟和表觀遺傳重編程。

當(dāng)將大鼠 PGCLC 移植到無(wú)生殖細(xì)胞大鼠的輸精管時(shí)，產(chǎn)生了有功能的精子細(xì)胞，進(jìn)而產(chǎn)生健康的后代。由于大鼠在生理上比小鼠更類似于人類，大鼠的體外配子發(fā)生系統(tǒng)提供了篩選代內(nèi)或跨代遺傳疾病的致病因素的機(jī)會(huì)。大鼠模型的進(jìn)步應(yīng)該使研究人員更接近于實(shí)現(xiàn)適用于家畜育種和生殖醫(yī)學(xué)的生物系統(tǒng)。

另外，2021年9月7日，京都大學(xué)Mitinori Saitou團(tuán)隊(duì)在Cell?Stem?Cell?在線發(fā)表題為“In vitro reconstitution of the whole male germ-cell development from mouse pluripotent stem cells”的研究論文，該研究展示了多能干細(xì)胞 (PSC) 對(duì)整個(gè)雄性生殖細(xì)胞發(fā)育的體外重建。小鼠胚胎干細(xì)胞 (mESCs) 被誘導(dǎo)成 PGC 樣細(xì)胞 (mPGCLCs)，這些細(xì)胞被擴(kuò)增以進(jìn)行表觀遺傳重編程。在優(yōu)化條件下重建的睪丸中，這種 mPGCLCs 分化為具有適當(dāng)發(fā)育轉(zhuǎn)變、基因表達(dá)和細(xì)胞周期動(dòng)力學(xué)的精原細(xì)胞樣細(xì)胞，并作為具有適當(dāng)雄激素表觀基因組的生殖干細(xì)胞樣細(xì)胞 (GSCLCs) 穩(wěn)健擴(kuò)增。重要的是，GSCLCs 顯示出旺盛的精子發(fā)生，不僅在體內(nèi)移植到睪丸中，而且在睪丸移植的體外培養(yǎng)下，產(chǎn)生的精子細(xì)胞有助于生育后代。通過結(jié)合對(duì)雄性生殖細(xì)胞發(fā)育三個(gè)階段的忠實(shí)概括，該研究為 PSC 的體外雄性配子發(fā)生創(chuàng)造了一個(gè)范例（點(diǎn)擊閱讀）。

在哺乳動(dòng)物中，作為精子和卵子前體的原始生殖細(xì)胞 (PGC) 從前原腸胚外胚層中出現(xiàn)。使用轉(zhuǎn)基因小鼠的研究發(fā)現(xiàn)了對(duì) PGC 命運(yùn)至關(guān)重要的關(guān)鍵誘導(dǎo)信號(hào)和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。然而，早期胚胎中 PGC 的數(shù)量較少（小鼠中約 40 個(gè)）提供了有限數(shù)量的材料來(lái)訪問指定生殖細(xì)胞時(shí)的特定時(shí)間窗口。

2011 年的一項(xiàng)開創(chuàng)性研究通過將小鼠多能干細(xì)胞 (PSC) 分化為能夠在體內(nèi)進(jìn)行配子發(fā)生的 PGC 樣細(xì)胞 (PGCLC)，在體外重建了小鼠生殖樣細(xì)胞，并通過輔助生殖技術(shù)產(chǎn)生了正常的后代。包括人類在內(nèi)的其他哺乳動(dòng)物 PSC 的類似體外系統(tǒng)揭示了 PGC 規(guī)范的保守和不同機(jī)制 。盡管小鼠 PGCLC (mPGCLC) 研究是在十年前進(jìn)行的，但尚未報(bào)道任何其他物種能夠產(chǎn)生配子的功能齊全的體外衍生的 PGCLC。在這項(xiàng)研究中，展示了從大鼠 (Rattus norvegicus) 的 PSC 中成功生成功能性 PGCLC。

rPGCLC 的功能驗(yàn)證（圖源自Science?）

大鼠和小鼠具有共同的重要特征；然而，它們是不同的物種，在生理、藥理學(xué)、認(rèn)知和行為方面存在很大差異。盡管鼠胚胎干細(xì)胞 (ESC) 是 40 多年前衍生的，但由于培養(yǎng)要求嚴(yán)格，分離具有生殖能力的大鼠 ESC 已被證明更具挑戰(zhàn)性。

在過去的十年中，已經(jīng)開發(fā)出從多能干細(xì)胞產(chǎn)生生殖細(xì)胞的方法，用于研究發(fā)育和體外配子發(fā)生。然而，體外衍生的生殖細(xì)胞的后代僅在小鼠中獲得。該研究展示了從大鼠 PSC 中誘導(dǎo)功能性 PGCLC。該研究顯示浮動(dòng)聚集體中的外胚層樣細(xì)胞形成大鼠 PGCLC。性腺體細(xì)胞支持PGCLCs的成熟和表觀遺傳重編程。

當(dāng)將大鼠 PGCLC 移植到無(wú)生殖細(xì)胞大鼠的輸精管時(shí)，產(chǎn)生了有功能的精子細(xì)胞，進(jìn)而產(chǎn)生健康的后代。由于大鼠在生理上比小鼠更類似于人類，大鼠的體外配子發(fā)生系統(tǒng)提供了篩選代內(nèi)或跨代遺傳疾病的致病因素的機(jī)會(huì)。大鼠模型的進(jìn)步應(yīng)該使研究人員更接近于實(shí)現(xiàn)適用于家畜育種和生殖醫(yī)學(xué)的生物系統(tǒng)。

參考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4412

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Science | 再创生命奇迹！日本科学家造出了不需要“父亲”的大鼠及小鼠的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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