精原干细胞自体移植和生殖细胞系基因编辑:未来用于治疗精子生成障碍和预防遗传性疾病

whyboy

1 M( I7 l7 i, x; \+ r5 \! ]; Q1 N研究背景：; c7 T7 F& |. B7 u5 u' X
目前约15％的夫妇患有生育力低下，在这些夫妇中有17%已经明确是由于严重的男性问题造成的，虽然这些严重的男性问题的病因在很大程度上仍是个未知数，但是先前的损伤性腺的治疗方法和基因畸变与这种类型的生育力低下有关。虽然患有严重的男性问题的夫妇可以选择做单精子卵泡浆内注射（ICSI）(适用于少精子症患者; [- I1 E* ]# a
)或者手术取精（适用于梗阻性无精子症的患者）的方式来孕育自己的孩子，但目前还没有直接治疗无精子症或少精子症的方法。目前正在研究中的精原干细胞自体移植（SSCT）是一种新的有希望的临床应用技术，用以治疗由于儿童时期患有癌症而导致的生育力低的患者。与此同时,在基因组编辑领域，特别是CRISPR-Cas9基因序列领域的最新进展, 使得人类在不久的将来能够整改人类精原干细胞（SSC）的基因组。
2 [6 j- F/ f" A8 t: J0 W% t5 j- @1 p

$ Y) n/ i: k- z+ R3 ?. }1 r$ x4 o- s3 X/ Y2 I
研究目的：& O$ |4 f9 D% G, X: }
本研究的目的在于：为结合或不结合基因组编辑的精原细胞自体移植（SSCT）技术，在治疗精子生成障碍和预防遗传病的发生方面潜在的临床应用前景提供见解。' x$ i, c' r3 m- u
$ Z/ {9 [) X  f0 t/ }% e8 w

/ U7 p6 ^- a! H9 X检索方法：/ P' ~3 E$ `5 x& i
在PubMed上检索所有与“生育能力低下、不育治疗、精子发生的分子机制和SSCT、遗传（基因）缺陷、产前筛选方法、基因组编辑和生殖细胞系编辑”等主题相关的英文文献（不限定文章的出版时间）进行叙述性综述，对于生殖细胞相关的基因编辑,我们主要关注新型CRISPR-Cas9系统。, [) M" j4 Y/ \( [1 P& w3 m. v5 I

( O9 x; i4 y1 v+ |% k, k- Z1 Z' e0 b5 N, W
SSCT的流程图解：' t! ]  _' x' i6 {* `  {

$ H8 j8 L  F8 T, {如图显示的是：SSCT治疗的示意图。（a）从患者体内活检取出睾丸组织并冷冻保存，把从活检组织中得到的SSCs在体外进行增殖，在此过程中内源基因组缺陷可以被修复。体外增殖的SSC随后被移植回睾丸，在睾丸内增殖并恢复精子的发生，能够使患者生育一个自己的孩子。（b）将有重度男性问题的男性睾丸组织按类别进行分类。这些组织可以表达在整个睾丸不同时期的各种表型。对于男性（儿童）癌症幸存者，在癌症治疗之前冷冻保存睾丸活检组织。因此，对于睾丸组织的活检、冷冻保存以及解冻对于治疗是非常重要的。所有患者组都需要体外增殖，只有那些患有精子成熟障碍或疾病携带者才需要基因组修饰。在患有精子成熟障碍的男性患者中，例如可能造成生殖细胞包括精子细胞基因突变，或者需要局部照射睾丸治疗的患者，均需在移植前去除突变的内源性精子细胞。从理论上讲，在（基因组修饰）SSCT后，睾丸组织应该可以恢复完整的精子发生过程。7 M0 p! A+ b8 X# w  \: h

/ x; I3 B* S: c8 D- [$ w6 X
) `# h/ g! l4 {' r, L/ J8 F9 C成果和影响：
6 a4 m: q; b9 P& }$ O. P+ ^目前的技术能够获得人类精原干细胞（SSCs）并在体外增殖，这对于移植成功至关重要。目前这种技术正在儿童癌症幸存者中进行临床前期的研究，这些癌症幸存者，在儿童时期癌症治疗之前已经存储了睾丸组织。类似地，SSCT可用于恢复不育的成年癌症幸存者的生育能力。 SSCs的体外增殖还可用于促进少精子症和无精子症男性的精子生成，这些少精子症和无精子症患者仍然具有功能性SSCs，尽管数量很少。SSCT与基因组编辑技术的结合可以潜在地纠正由基因组突变导致的精子发生中的缺陷，或者更广泛地，防止基因组疾病传递给后代。( z& \6 V, L& z: @7 J

- z+ }! s: e/ g" Z! M4 x4 f
1 l* \4 @2 f$ x讨论：
- H: p7 i3 D1 |2 l- \. W5 n" ]结合或者不结合基因组编辑的SSCT可以潜在地用于恢复癌症幸存者的生育能力，从而治疗患有严重男性问题的不孕夫妇，并且防止父系遗传疾病的发生，使患有这些疾病的夫妇获到自己亲生的孩子。尽管前景很好，但是SSCT和生殖细胞系基因编辑目前还没有适用于临床，并且这两种技术都需要在各种水平进行优化。而且随着这项技术的迅速发展，关于使用结合或者不结合基因组编辑的SSCT的伦理反思和社会争论也变得越来越紧迫。  j" S& F2 `! i. \7 [( r# C' _" X
  S) U" U9 z7 M# M# \, e

* M" z- b1 l8 D+ e$ Q+ k参考文献：Mulder C L,ZhengL,Jan.S Z, Struijk.R B,Repping S,Hamer G, et al.Spermatogonial stem cell autotransplantation and germline genomic editing: afuture cure for spermatogenic failure and prevention of transmissionof genomic diseases.[J]. Human Reproduction Update, Vol.22, No.5 pp.561–573, 2016.# ^9 u/ ^( ^" [