干细胞重建了促进成熟卵的卵巢环境

【字体: 时间:2021年09月18日 来源:Science

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  九州大学的研究人员利用小鼠干细胞成功地重建了卵巢环境。虽然从干细胞中培养不成熟的卵细胞(即卵母细胞)是可能的,但这一过程需要来自胚胎的额外细胞为卵母细胞的成熟提供必要的细胞环境。现在,研究人员已经使用干细胞来重建这些支持细胞,以创造成熟的卵细胞。此外,他们还可以使卵细胞受精,培育出可存活的小鼠。

  
   

Ovarian structure from stem cells    

由小鼠胚胎干细胞制成的卵巢结构图片。卵母细胞(蓝色和绿色)被多层支持细胞(红色)和膜鞘细胞(白色)所包围。


日本九州大学(Kyushu University)领导的研究人员成功地利用小鼠干细胞重建了卵巢环境中对成熟卵细胞的生成至关重要的结构。此外,他们能够将他们的发现应用于产生功能性卵细胞,甚至培育出活小鼠。

研究小组希望这些发现可以通过了解不孕的潜在原因来治疗不孕,并通过卵细胞的产生来帮助保护极度濒危的动物。

研究干细胞的一个核心原则是理解一个有潜力成为任何东西的单个细胞如何分化成组成器官或组织的细胞,这个过程被称为“分化”。九州大学(Kyushu University)医学科学学院(Faculty of Medical Sciences)教授Katsuhiko Hayashi一直致力于揭示生命的基本细胞——卵母细胞——生长和发育背后的机制。

“卵母细胞是卵子的不成熟阶段,也被称为卵细胞,”Hayashi说,他领导的这项研究发表在《Science》杂志上。“在了解卵母细胞发育方面已经取得了许多重大突破,甚至从小鼠和人类各自的干细胞中产生卵母细胞,甚至培育出健康的小鼠。”

但是,在这一过程中,最大的障碍是如何建立能够帮助干细胞分化成卵母细胞的支持系统。在体内,初级卵母细胞在青春期在其他细胞的支持下开始成熟。这种最终产生成熟卵细胞的集合称为卵泡。

第一作者Takashi Yoshino是医学科学学院的助理教授,他解释说:“虽然我们已经能够从鼠干细胞中人工制造出卵母细胞,但为了使它们成熟,我们必须将它们与从鼠身上提取的名为性腺体细胞的细胞结合。”

“如果我们希望更好地了解卵母细胞的发育,并将这项技术应用于濒危动物甚至人类,我们还必须能够利用干细胞制造支持系统。”

研究小组的第一步是对小鼠进行研究,确定产生性腺体细胞的关键基因和产生时间。随后,他们在不同的培养条件下对小鼠干细胞进行了细致的测试,直到它们能够产生具有相似特征的细胞。

“我们称这些细胞为胎卵巢体细胞样细胞,或FOSLCs,因为它们与性腺体细胞具有相同的基因表达谱。下一步是将FOSLCs与干细胞衍生的原始生殖细胞(卵母细胞的前体)聚合在一起,我们在过去的工作中一直在研究它们是否成熟为卵母细胞。”Yoshino说。

经过几天的生长,他们能够观察到细胞开始在卵母细胞周围形成卵泡结构。在确认这些细胞确实是发育完全的卵母细胞后,这些卵被受精并转移到代理小鼠体内,成功地产生了后代。

这种新系统有望提供一种生产大量卵母细胞的方法,而不需要从宿主动物身上获取必要的细胞。

Hayashi解释说:“这将极大地帮助我们提高对卵泡发育和生殖生物学的整体理解。”

“在人类身上的应用在技术上是可行的,但由于体外配子的遗传和表观遗传不稳定性,我们仍必须仔细思考和讨论其应用的伦理和技术。我们将继续我们的工作,以进一步阐明这种基本的和独特的延长生命的机制。”

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Science

DOI

10.1126/science.abe0237


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