嬰孩的誕生,對于為人父母者來講,是最美好的時刻。但受各種因素影響,也有許多存在生育問題的夫婦,無法感受到這一美好時刻,不禁讓人感到心痛。但好在隨著醫療技術的發展,特別是干細胞技術的問世,為這一難題的解決提供了新的思路與方法。
再生醫學網獲悉,近日,日本九州大學的干細胞生物學家Katsuhiko Hayashi的研究團隊在《Science》報告了一項開創性的研究進展。他們開發了一種培養系統,能夠在體外環境中將小鼠多能干細胞構建為功能性卵巢卵泡,并且在該環境中原始的生殖細胞能夠受精并孕育出幼鼠。
早在2011年,Katsuhiko Hayashi所在的團隊就實現了通過體外誘導胚胎干細胞(ESCs)和誘導性多功能干細胞(ipsCs)形成原始生殖細胞樣細胞(PGCLCs)的技術,經過進一步分化,這些細胞在植入不能生育的雄性小鼠體內后,能夠生成功能正常的精子,并進一步孕育出健康且具有生殖能力的小鼠。
5年后,Katsuhiko Hayashi又和另一個團隊一起帶來了可以受精的“人造卵子”。但問題在于,在正常的卵子發生過程中,原始的卵母細胞需要在有體細胞的卵巢中才能逐漸發育成成熟的功能性卵母細胞。而這些經實驗室培養得到的生殖細胞,必須需要回到動物體內進一步發育,才能夠發揮進一步的功能。
在這項新的研究中,Katsuhiko Hayashi顯然已經找到了克服這一問題的方法。
首先,研究人員通過關注一系列化學成分,誘導了mESCs經歷胚胎卵巢發育所必須的新生中胚層、中間中胚層和和生殖嵴部位的體腔上皮狀態,逐漸分化為表達Nr5a1的胎兒卵巢體細胞樣細胞(FOSLCs)。值得說明的是,Nr5a1是性腺體細胞的代表性標記基因,并且基因分析表明FOSLCs與胚胎卵巢體細胞的轉錄圖譜相似。
這些情況是否意味著,經mESCs發展而來的FOSLCs具備與體細胞相同的功能呢?為了探究這一點,研究人員將FOSLCs與PGCLCs共培養,發現PGCLCs在共培養的第7天時進入減數分裂,從而分化為帶有SYCP3蛋白排列的卵母細胞,在第11天時形成表達“變性基因”Foxl2的細胞結構,并最終發育為有功能的卵子,而FOSLCs則進化為卵巢卵泡結構。
神奇的是,如果將人工培育而成的卵子進行體外受精,并將體外培養后得到的受精卵植入到雌性小鼠體內,最終將有一部分胚胎轉化為健康、有生育能力的后代小鼠。
總之,這項新研究帶來了一個使用干細胞從頭開始創造卵子的系統,這將豐富人們對性腺發育的理解,并為研究和繁殖提供另一種配子來源。報告的最后,研究人員還表示,這一系統有望成為解決生殖生物學和再生醫學關鍵問題的重要工具。
多年來,科學家一直想要打破傳統的生命孕育過程,但受限于生殖細胞難題,始終無法得償所愿。對此,
再生醫學網表示,該項研究成果的問世,或將徹底擺脫該難題,使得體外實現生命演繹過程不再是夢想,或許在不久的將來,體外生育將成為流行趨勢。