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人工精子,創造進行時!
文章來源:中國生物技術網 發布時間:2018-01-08

  Azim Surani是劍橋大學格登研究所生殖和表觀遺傳學研究中心的負責人,其研究團隊一直在探索胚胎幹細胞發育到未成熟精子的途徑。最近,他們距離模擬身體從幹細胞生成精子的自然過程又近了一步,該研究或將為不育症治療提供新的方法。


  Azim Surani在上個月的進步教育信托基金年度會議上說,他和同事們在實驗室環境中生成精子的研究上取得了重要的進展。該團隊是首個到達人類幹細胞生成未成熟精子的發育過程中間點的團隊。

研究表明,在未來某天,申博或將能夠利用幹細胞甚至是成人皮膚細胞生成精子和卵子。

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圖像來源:Alamy


  在過去,科學家們曾經使用幹細胞創造出了具有生育能力的小鼠精子,並且利用這些精子生育出了健康的小鼠。其他的研究團隊曾經將未成熟的人類精子細胞注入到小鼠的睾丸中,以產生從表麵上來看非常像精子的細胞,但是這些細胞並不能使卵細胞受孕。


  Surani說:“申博不能完全確定它們是真正的類似精子細胞。細胞中存在發育時鍾,所以你必須讓它們根據自己的內部時鍾來發育。”


  使用人工製造的精子和卵子,一直存在安全擔憂,因為任何遺傳缺陷都可能被傳遞給後代。


  Surani的團隊正在緊密地追蹤身體將胚胎細胞轉變為未成熟精子的漫長的發育過程,這需要一係列的步驟,即所謂的減數分裂。在最初的幾星期內,即將成為精子和卵細胞的細胞發育過程是一樣的,在八周左右的時候軌跡會發生變化。對於小鼠來說,這個過程的差異出現在第13天。


  Surani說:“這個問題的難點在於,人類的時間線非常長。”


  在最近的研究中,Surani團隊的研究已經達到了四星期的記錄,但是他們希望能將研究時間延長至八星期,因為那時精子和卵子就變得不同了。


  在這個目標的驅動下,該團隊開發出了稱為性腺類器官的微型人造睾丸。它包含一些懸浮在凝膠中的性腺細胞團(也是在實驗室中培養的)。這些細胞類型的混合物似乎提供了一些正確的生化信號來推動細胞進一步成為精子。


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圖像來源:Pixabay


  生殖細胞中的DNA也會經曆一個被稱為“擦除”的過程,來自父母DNA的化學標記會在暴露到環境中時被移除。在卵細胞受精之後,大部分所謂的表觀遺傳標記都會被快速擦除,這可以限製父母的生活經曆對後代生物學特征的影響。然而,在胚胎幹細胞發育成卵子或精子時,還有第二次更加徹底的重置過程。


  Surani最近的一項已發表研究表明,培養皿中的細胞也會經曆這個過程。

  Surani 說:“這個擦除過程非常全麵,你在其他任何地方都看不到。”

  確定實驗室培養的精子和卵子也能夠複現人體中的微妙過程,對於判斷它們是否能夠用於臨床來說非常必要,或許也能夠為申博帶來不孕不育原因的線索。


  Surani說:“如果該成果被用於臨床應用,申博必須確保,這個過程的所有階段都是正確的,因此所有的步驟都極度重要。你可以製造一個看上去像卵子的細胞,但是它的分子細節很可能是不對的。由此會帶來非常多的問題。你不想培養出的生殖細胞最後成為一個怪胎。”


  英國謝菲爾德大學的男科學教授Allan Pacey沒有參與這項研究,但是他也同意,在正常的精子中複現精確的基因活動對於未來的臨床應用具有最高的優先級。他說:“這些細胞看上去像精子並不重要,因為它隻是個媒介而已。精子頭部中的東西和DNA的質量才重要。而這些細胞的外觀不重要。”


  英國的生育診所被禁止使用人工精子和卵子來治療不孕不育。然而,如果科學家們能夠完善在實驗室中培養生殖細胞的能力(Surani預測在十年左右),立法部門就會麵對修改法律的壓力。比如,兩個男人也可以擁有一個基因與他們倆都相關的孩子,利用一個人的皮膚細胞生成卵細胞,而利用另外一個人的細胞生成精子。不孕的女性可以在實驗室中培養卵細胞,而不需要使用藥物來刺激自己的卵巢。


  Helen O’Neill在倫敦大學學院負責生殖科學和女性健康研究項目,她表示臨床應用並不會很快到來。她說:“大部分在實驗室中複現生殖過程的研究都是為了更好地理解這些過程。申博對生命起源的根本動力所知甚少。”


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