综述:人类生殖细胞发育机制

【字体: 时间:2025年09月17日 来源:Nature Reviews Molecular Cell Biology 90.2

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  本综述系统阐述了人类生殖细胞在胚胎及胎儿期的发育机制,涵盖细胞特化、表观遗传重编程和性别分化等关键过程。通过整合体内外研究证据,揭示了其进化独特性及保守性,为体外重构(in vitro reconstitution)及生殖细胞相关疾病(如不孕症)的创新医疗策略提供理论基础。

  

人类生殖细胞发育的机制探索

人类生殖细胞作为遗传信息传递与物种延续的载体,其发育过程涉及复杂的生物学机制。近年通过基因组学与干细胞研究,科学家逐步揭示了从早期胚胎期至胎儿期生殖细胞的特化(specification)、表观遗传重编程(epigenetic reprogramming)及性别特异性分化的关键环节。

生殖细胞特化

在胚胎发育早期,原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)通过BMP、WNT等信号通路被特化,进而迁移至生殖嵴。这一过程在人类中存在进化上的独特性,例如转录因子SOX17和BLIMP1的表达模式与其他物种差异显著。

表观遗传重编程

人类生殖细胞发育过程中会经历全基因组范围的表观遗传重编程,包括DNA去甲基化(如ERASE介导的羟甲基化过程)和组蛋白修饰(如H3K27me3富集)。这种重编程不仅消除亲代表观遗传标记,也为性别特异性分化奠定基础。

性别特异性分化

进入生殖嵴后,PGCs依性别分化为精原细胞或卵原细胞。雄性中,生殖细胞进入有丝分裂停滞;雌性中则启动减数分裂,其中信号分子如视黄酸(retinoic acid)和蛋白STRA8起着核心调控作用。该过程异常可能导致不孕或生殖细胞肿瘤。

研究意义与展望

对人类生殖细胞发育机制的深入理解,推动了体外配子发生(in vitro gametogenesis, IVG)技术的发展,使得利用多能干细胞(pluripotent stem cells)定向分化为功能配子成为可能。这不仅为解析人类生殖障碍疾病(如非梗阻性无精症或卵巢早衰)提供模型,也为生殖医学领域创新疗法(如体外受精优化及基因矫正)开辟了新途径。

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