《科学》2016年度十大科学突破：人造卵母细胞

　　

生物通报道：每年年底，Science杂志都会评选出十大科学突破。本周（12月22日）Science杂志公布了该刊评选出的2016年度十大科学进展，今年的Science十大科学突破之首是科学家首次直接探测到引力波，而读者网上投票选出的是体外胚胎发育首次超越一周存活13天。年度科技突破：《科学》杂志刊出读者的五大选项 除此之外，今年的十大科学突破中生物类的包括：清除衰老细胞，巨猿的“读心术”，人工设计蛋白质，真正的人造卵母细胞，以及纳米测序突破性成果。

人造卵母细胞

今年日本研究人员利用实验鼠的诱导多功能干细胞，首次全程在体外培育出正常卵子，并且通过人工授精获得健康后代。

这令“试管婴儿”有了新的含义：科学家们第一次从实验室重编程小鼠胚胎干细胞（(ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中培育出了功能完整的卵母细胞。这不仅实现了科学家们长期以来的愿景，而且也为利用各种类型细胞培养卵细胞提供了新方法，但同时也引发了对设计婴儿的担忧。

1.人造精子

2011年，日本京都大学的研究人员在Cell上发文，报道称首次将实验鼠胚胎干细胞转化为原始生殖细胞，并将其植入不能正常产生精子的实验鼠体内，原始生殖细胞此后开始产生正常形态的精子，这些精子能够使卵子受精。

利用干细胞培养“人造精子”的研究由来已久。早在2003年，就有数个研究小组声称制造出“人造精子”，但让实验鼠怀孕的努力以失败告终。

2006年，英国纽卡斯尔大学一个研究小组利用胚胎干细胞制造出“人造精子”，并培育7只小老鼠，但7只小老鼠均出现健康问题并夭折。3年后，这个研究小组又宣布成功利用人类干细胞培育出成熟精子，不过这篇论文很快因两段内容涉嫌剽窃被撤销。

2.人造卵子

京都大学研究团队在Science上发表论文，宣布其成功从小鼠的iPS细胞中培育出卵子，并使其体外受精后产下健康后代。

干细胞科学家们曾经利用前体干细胞获得了多种类型的细胞，却一直竭力于生成性细胞。部分原因由于它们分裂方式上的差异，这些细胞具有明显更为复杂的发育程序。身体的绝大多数细胞进行有丝分裂，在有丝分裂过程中两套染色体被复制，而性细胞是通过减数分裂生成，导致细胞只包含每条染色体的一个拷贝。

用两种细胞类型小鼠胚胎干细胞和诱导多能干细胞展开了研究。正如在早先精子研究中一样，他们利用一种信号分子鸡尾酒首先将干细胞转化为了外胚层细胞，然后生成了原生殖细胞（PGCs）。尽管雄性PGCs可以直接注入到不育雄性小鼠体内发育为精子，雌性版本还需要进一步的处理。
  
研究人员分离出不包含性细胞的胚胎卵巢组织，然后将他们实验室生成的PGCs加入到培养皿中。混合物自发地形成了卵巢样结构，它们随后被移植到雌性小鼠体内。4周后，干细胞源性PGCs发育成了卵母细胞。研究小组让它们受精，并将胚胎移植到了代孕小鼠体内。生成的后代能够长大自身具有生育能力。

但这个方法仍然要求是未成熟的卵细胞植入到活体小鼠中进行发育。

Science干细胞里程碑式成果：人造卵子

3.真正的人造卵子

研究人员从任何一种干细胞类型开始，首先通过诱导几个基因生成PGC样细胞（PGC-like），然后将其与雌性性腺体细胞混合，创造出了体外“重组卵巢”。这些细胞会逐渐失去PGC标志表达，开始表达卵母细胞标记。

在培养基中生长了三周后，研究人员观察到了减数分裂前期的初级卵母细胞，这一阶段的一个关键要素在于添加一种雌激素抑制剂，令早期阶段的卵母细胞体外形成卵巢卵泡。研究人员再在培养基中加入促卵泡素和另外两种因子，这样细胞会分离出毛囊样结构，卵母细胞继续生长11天，组装出全尺寸生发泡卵母细胞。在第三阶段，成熟培养基中培养了一天的生发泡卵母细胞就会成为减数分裂-捕获卵母细胞。

Nature重大突破：真正的人造卵母细胞

（生物通：万纹）