综述:多能干细胞和卵巢干细胞体外生成卵母细胞的研究进展

【字体: 时间:2025年08月12日 来源:Frontiers in Endocrinology 4.6

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  这篇综述系统阐述了从多能干细胞(PSCs)和卵巢干细胞(OSCs)体外诱导卵母细胞的最新进展,重点探讨了原始生殖细胞样细胞(PGCLCs)的诱导机制、关键信号通路(BMP4/SOX17/BLIMP1)和表观遗传重编程过程,同时分析了OSCs在卵泡储备重建和生育力维持中的应用潜力,为生殖医学和再生医学研究提供了重要理论依据。

  

卵母细胞发育的生物学基础

卵母细胞作为雌性生殖系统的前体细胞,其成熟过程涉及减数分裂重启、表观遗传重编程等关键事件。传统观点认为哺乳动物出生后即丧失卵母细胞生成能力,但近年研究发现卵巢中存在DDX4阳性的卵巢干细胞(OSCs),这些细胞具有更新卵泡池的潜力。

原始生殖细胞的特化机制

研究表明SOX17是决定人原始生殖细胞(hPGCs)命运的核心转录因子,与小鼠模型中的SOX2作用截然不同。BMP4通过ALK2/3受体激活SOX17表达,进而启动BLIMP1介导的体细胞基因抑制网络。表观遗传分析显示hPGCLCs会经历全基因组DNA去甲基化(5mC水平降至15%)和X染色体再激活,这些特征与体内hPGCs高度一致。

体外诱导技术突破

目前建立了两大hPGCLCs诱导策略:iMeLC策略通过Activin A和CHIR99021诱导中间态细胞,再经BMP4/LIF/EGF组合获得60%诱导效率;4i策略采用GSK-3/MEK/p38 MAPK/JNK抑制剂联合培养,使hPSCs进入类原肠胚状态。值得注意的是,hPSCs来源的PGCLCs在鼠胚胎卵巢体细胞共培养体系中可分化出类卵原细胞,其表达谱与10周人胎儿生殖细胞高度相似。

卵巢干细胞的应用前景

FACS分选的OSCs在移植模型中展现出成卵潜力:小鼠OSCs经卵巢注射可产生可育后代;人OSCs在卵巢皮质异种移植后形成原始卵泡。最新建立的卵泡液来源FGSCs(faFGSCs)培养体系,通过三阶段诱导(含bFGF/RA/PMSG/hCG)成功获得4.9%含生发泡结构的卵母细胞样细胞。

现存挑战与未来方向

当前技术瓶颈包括:hPSCs异质性导致的诱导效率波动、胎儿卵巢体细胞获取的伦理限制、线粒体DNA(mtDNA)遗传质量控制等。相较之下,OSCs因其天然的生殖系属性,在临床应用方面可能更具优势。骨髓干细胞来源的生殖细胞虽能改善卵泡发育,但尚未证实可形成可排卵的成熟卵母细胞。

技术路线创新

前沿研究正探索多种解决方案:

  1. 建立人iPSCs来源的颗粒样细胞共培养系统

  2. 开发无血清3D类器官培养体系

  3. 优化表观遗传修饰方案确保基因组印记正确建立

  4. 利用CRISPR-Cas9技术进行关键基因(TFAP2C/PRDM14)编辑

这些进展为治疗卵巢功能衰退、保存生育力以及解析人类配子发生机制提供了全新视角,但实现完全体外的人卵母细胞生成仍需突破体细胞微环境模拟等关键技术障碍。

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