2001年，美国第43任总统乔治.沃克.布什（George W. Bush）因为伦理和安全问题，对取材自植入前胚胎的干细胞研究下了禁令。这一政策大大阻碍了干细胞领域的研究步伐。

5年后（2006年），来自于京都大学的科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）和他的学生高桥和利（Kazutoshi Takahashi）为干细胞研究带来了新思路。他们利用4个转录因子成功实现了体细胞的“重编程”，将其诱导回最初的多能状态，这些有着类似于胚胎干细胞的细胞随后正式被命名为诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）。理论上，ipsCs能够分化成多种细胞类型，例如心肌细胞、神经细胞等等。

2012年，京都大学的山中伸弥教授因为在诱导多能干细胞（iPSC）方面做出的贡献，与 John B. Gurdon 教授被共同授予了当年的诺贝尔生理学或医学奖。

在一项新的研究中，来自日本多个研究机构的研究人员成功利用在体外产生的大鼠生殖细胞培育出大鼠后代。相关研究结果发表在2022年4月8日的Science期刊上，论文标题为“Functional primordial germ cell–like cells from pluripotent stem cells in rats”。在这篇论文中，他们描述了他们的方法，并解释了为什么他们认为他们的研究工作将导致对其他物种的体外配子发生的更好理解。

在2011年，已有一个研究团队开发出一种将小鼠多能性干细胞分化为能够进行配子发生的原始生殖细胞样细胞（primordial germ cell-like cell, PGCLC）的方法，从而在体外重建小鼠生殖细胞特化。更具体地说，开发出一种利用小鼠多能性干细胞产生小鼠精子样细胞（sperm-like cell）的方法，然后用这些精子样细胞使一只雌性小鼠受孕并生下健康的幼鼠。自那时起，已经有许多科学家试图在另一个物种中重复这一壮举，但是在此之前诱导PGCLC在体外产生配子还没有在任何其他物种中实现。在这项新的研究中，研究人员以早前的研究为模板，在大鼠身上复制了这一过程。

优化诱导大鼠PGCLC产生的方法，图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl4412。

该过程首先诱导大鼠胚胎干细胞产生胚胎中的上胚层样细胞（epiblast-like cell），随后将产生的上胚层样细胞放在含有信号分子和其他成分的培养基中，促进它们转变为大鼠PGCLC。接下来，PGCLC与促进它们成熟和表观遗传重编程的性腺体细胞一起培养。一旦PGCLC成熟，就被移植到一只经过改造后没有生殖细胞的雄性大鼠的睾丸生精小管中，并让其自然发育为成熟的精子。随后，研究人员从这只雄性大鼠身上取出精子样本，并将它们直接注射到一只活的雌性大鼠的卵母细胞中，该雌性大鼠生下了健康的后代。他们指出，这些后代成长并能够自然繁殖。

研究人员指出，在将PGCLC注入雄性大鼠的睾丸后，在它们没有足够发育之前，雄性大鼠无法正常交配并产生后代。他们建议需要开展更多的研究来克服这个问题。不过，他们也表示，他们的研究工作为在其他物种中取得类似的结果提供了一条前进的道路，也许，有一天会在人类中取得类似的结果。

参考资料：

1. Mami Oikawa et al. Functional primordial germ cell–like cells from pluripotent stem cells in rats. Science, 2022, doi:10.1126/science.abl4412.

2. Offspring from in vitro–derived germ cells achieved in rats https://phys.org/news/2022-04-offspring-vitroderived-germ-cells-rats.html

来源 | 健康界

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