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人工精子,创造进行时!
文章来源:中国生物技术网 发布时间:2018-01-08

  Azim Surani是剑桥大学格登研究所生殖和表观遗传学研究中心的负责人,其研究团队一直在探索胚胎干细胞发育到未成熟精子的途径。最近,他们距离模拟身体从干细胞生成精子的自然过程又近了一步,该研究或将为不育症治疗提供新的方法。


  Azim Surani在上个月的进步教育信托基金年度会议上说,他和同事们在实验室环境中生成精子的研究上取得了重要的进展。该团队是首个到达人类干细胞生成未成熟精子的发育过程中间点的团队。

研究表明,在未来某天,我们或将能够利用干细胞甚至是成人皮肤细胞生成精子和卵子。

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图像来源:Alamy


  在过去,科学家们曾经使用干细胞创造出了具有生育能力的小鼠精子,并且利用这些精子生育出了健康的小鼠。其他的研究团队曾经将未成熟的人类精子细胞注入到小鼠的睾丸中,以产生从表面上来看非常像精子的细胞,但是这些细胞并不能使卵细胞受孕。


  Surani说:“我们不能完全确定它们是真正的类似精子细胞。细胞中存在发育时钟,所以你必须让它们根据自己的内部时钟来发育。”


  使用人工制造的精子和卵子,一直存在安全担忧,因为任何遗传缺陷都可能被传递给后代。


  Surani的团队正在紧密地追踪身体将胚胎细胞转变为未成熟精子的漫长的发育过程,这需要一系列的步骤,即所谓的减数分裂。在最初的几星期内,即将成为精子和卵细胞的细胞发育过程是一样的,在八周左右的时候轨迹会发生变化。对于小鼠来说,这个过程的差异出现在第13天。


  Surani说:“这个问题的难点在于,人类的时间线非常长。”


  在最近的研究中,Surani团队的研究已经达到了四星期的记录,但是他们希望能将研究时间延长至八星期,因为那时精子和卵子就变得不同了。


  在这个目标的驱动下,该团队开发出了称为性腺类器官的微型人造睾丸。它包含一些悬浮在凝胶中的性腺细胞团(也是在实验室中培养的)。这些细胞类型的混合物似乎提供了一些正确的生化信号来推动细胞进一步成为精子。


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图像来源:Pixabay


  生殖细胞中的DNA也会经历一个被称为“擦除”的过程,来自父母DNA的化学标记会在暴露到环境中时被移除。在卵细胞受精之后,大部分所谓的表观遗传标记都会被快速擦除,这可以限制父母的生活经历对后代生物学特征的影响。然而,在胚胎干细胞发育成卵子或精子时,还有第二次更加彻底的重置过程。


  Surani最近的一项已发表研究表明,培养皿中的细胞也会经历这个过程。

  Surani 说:“这个擦除过程非常全面,你在其他任何地方都看不到。”

  确定实验室培养的精子和卵子也能够复现人体中的微妙过程,对于判断它们是否能够用于临床来说非常必要,或许也能够为我们带来不孕不育原因的线索。


  Surani说:“如果该成果被用于临床应用,我们必须确保,这个过程的所有阶段都是正确的,因此所有的步骤都极度重要。你可以制造一个看上去像卵子的细胞,但是它的分子细节很可能是不对的。由此会带来非常多的问题。你不想培养出的生殖细胞最后成为一个怪胎。”


  英国谢菲尔德大学的男科学教授Allan Pacey没有参与这项研究,但是他也同意,在正常的精子中复现精确的基因活动对于未来的临床应用具有最高的优先级。他说:“这些细胞看上去像精子并不重要,因为它只是个媒介而已。精子头部中的东西和DNA的质量才重要。而这些细胞的外观不重要。”


  英国的生育诊所被禁止使用人工精子和卵子来治疗不孕不育。然而,如果科学家们能够完善在实验室中培养生殖细胞的能力(Surani预测在十年左右),立法部门就会面对修改法律的压力。比如,两个男人也可以拥有一个基因与他们俩都相关的孩子,利用一个人的皮肤细胞生成卵细胞,而利用另外一个人的细胞生成精子。不孕的女性可以在实验室中培养卵细胞,而不需要使用药物来刺激自己的卵巢。


  Helen O’Neill在伦敦大学学院负责生殖科学和女性健康研究项目,她表示临床应用并不会很快到来。她说:“大部分在实验室中复现生殖过程的研究都是为了更好地理解这些过程。我们对生命起源的根本动力所知甚少。”


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