婴孩的诞生,对于为人父母者来讲,是最美好的时刻。但受各种因素影响,也有许多存在生育问题的夫妇,无法感受到这一美好时刻,不禁让人感到心痛。但好在随着医疗技术的发展,特别是干细胞技术的问世,为这一难题的解决提供了新的思路与方法。
再生医学网获悉,近日,日本九州大学的干细胞生物学家Katsuhiko Hayashi的研究团队在《Science》报告了一项开创性的研究进展。他们开发了一种培养系统,能够在体外环境中将小鼠多能干细胞构建为功能性卵巢卵泡,并且在该环境中原始的生殖细胞能够受精并孕育出幼鼠。
早在2011年,Katsuhiko Hayashi所在的团队就实现了通过体外诱导胚胎干细胞(ESCs)和诱导性多功能干细胞(ipsCs)形成原始生殖细胞样细胞(PGCLCs)的技术,经过进一步分化,这些细胞在植入不能生育的雄性小鼠体内后,能够生成功能正常的精子,并进一步孕育出健康且具有生殖能力的小鼠。
5年后,Katsuhiko Hayashi又和另一个团队一起带来了可以受精的“人造卵子”。但问题在于,在正常的卵子发生过程中,原始的卵母细胞需要在有体细胞的卵巢中才能逐渐发育成成熟的功能性卵母细胞。而这些经实验室培养得到的生殖细胞,必须需要回到动物体内进一步发育,才能够发挥进一步的功能。
在这项新的研究中,Katsuhiko Hayashi显然已经找到了克服这一问题的方法。
首先,研究人员通过关注一系列化学成分,诱导了mESCs经历胚胎卵巢发育所必须的新生中胚层、中间中胚层和和生殖嵴部位的体腔上皮状态,逐渐分化为表达Nr5a1的胎儿卵巢体细胞样细胞(FOSLCs)。值得说明的是,Nr5a1是性腺体细胞的代表性标记基因,并且基因分析表明FOSLCs与胚胎卵巢体细胞的转录图谱相似。
这些情况是否意味着,经mESCs发展而来的FOSLCs具备与体细胞相同的功能呢?为了探究这一点,研究人员将FOSLCs与PGCLCs共培养,发现PGCLCs在共培养的第7天时进入减数分裂,从而分化为带有SYCP3蛋白排列的卵母细胞,在第11天时形成表达“变性基因”Foxl2的细胞结构,并最终发育为有功能的卵子,而FOSLCs则进化为卵巢卵泡结构。
神奇的是,如果将人工培育而成的卵子进行体外受精,并将体外培养后得到的受精卵植入到雌性小鼠体内,最终将有一部分胚胎转化为健康、有生育能力的后代小鼠。
总之,这项新研究带来了一个使用干细胞从头开始创造卵子的系统,这将丰富人们对性腺发育的理解,并为研究和繁殖提供另一种配子来源。报告的最后,研究人员还表示,这一系统有望成为解决生殖生物学和再生医学关键问题的重要工具。
多年来,科学家一直想要打破传统的生命孕育过程,但受限于生殖细胞难题,始终无法得偿所愿。对此,
再生医学网表示,该项研究成果的问世,或将彻底摆脱该难题,使得体外实现生命演绎过程不再是梦想,或许在不久的将来,体外生育将成为流行趋势。