科学家成功培养“人造精子”

huangcong1988

科学家成功培养“人造精子”
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日本研究人员4日报告说，他们成功将实验鼠胚胎干细胞转化为健康精子，并最终培育出健康且具生殖能力的小老鼠。这项研究有望为男性不育者带来福音。
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# [( Y& M2 G5 L9 n/ ^日本京都大学教授斋藤通纪等人在美国《细胞》杂志网络版上说，他们首先将实验鼠胚胎干细胞转化为原始生殖细胞，并将其植入不能正常产生精子的实验鼠体内，原始生殖细胞此后开始产生正常形态的精子，这些精子能够使卵子受精。
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; Y; }6 Z/ Z0 z% ^5 `( `研究人员写道：“植入受精卵的受体实验鼠产下的后代很健康，发育正常，无论雌雄，都具有生殖能力。”
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6 z  A5 a" f7 q/ l7 l9 {+ O" s, S利用干细胞培养“人造精子”的研究由来已久。早在2003年，就有数个研究小组声称制造出“人造精子”，但让实验鼠怀孕的努力以失败告终。
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) p3 P: A& X) h/ Q( D2006年，英国纽卡斯尔大学一个研究小组利用胚胎干细胞制造出“人造精子”，并培育7只小老鼠，但7只小老鼠均出现健康问题并夭折。3年后，这个研究小组又宣布成功利用人类干细胞培育出成熟精子，不过这篇论文很快因两段内容涉嫌剽窃被撤销。5 j9 Z. A( H$ V* }: m0 f, w3 G1 a
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一些科学家对成功培养“人造精子”的消息感到无比激动，称之为“巨大突破”。但也有科学家说，这一技术应用于人类之前，还需要克服不少技术和伦理难题。参与研究的斋藤通纪也表示，要将这一技术应用在人类身上“仍有很长一段路要走”。（来源：新华网 任海军）2 M: e6 x' J! p( q# u
附链接：http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/20118515381937018530.shtm

细胞海洋

本报讯 据英国《每日电讯报》8月4日报道，日本京都大学科学家在实验室中使用取自小鼠的胚胎干细胞培育出一种能产生精子的源细胞，将这种细胞移植给不育的小鼠，能让它们产生健康的后代。专家表示，如果该技术在人体实验中也能成功，有望帮助不育男子成为父亲。相关研究发表在《细胞》杂志上。
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　　日本京都大学斋藤通纪领导的研究小组将取自小鼠的胚胎干细胞培育成一种初始的源细胞，这种细胞能产生精子。他们把这种源细胞植入不能生育的小鼠睾丸中，源细胞产生了外观正常的精子。将这些精子注射到雌性小鼠的卵细胞中，不久雌性小鼠生出了健康的小鼠后代。“一年以后这些小鼠后代生长良好，还生出了繁殖能力正常的下一代小鼠。”斋藤通纪说，“雌性小鼠后代的妊娠率和那些通过天然精子人工授精的雌鼠相当。”
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　　在以前的类似实验中，研究人员直接用胚胎干细胞成功培育出精子，但利用这些精子繁殖的小鼠都不健康，而且很快就死了。* G3 T7 m3 Q4 s3 e
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　　研究人员指出，尽管实验在小鼠身上取得了成功，但小鼠细胞和人类细胞还有很大不同。将成熟的成人细胞诱导进入处于胚胎状态的细胞（如干细胞）中使其变成精子，还需要更多实验来完善这一过程。此外还要考虑伦理道德方面的限制。+ ], Q9 R; ?' `* W" k# C/ s; c1 F7 i; ?
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　　英国谢菲尔德大学男科讲师、生育专家阿伦·佩西表示，人们一直在研究造出精子的方法以帮助不育男子，这一成果是该领域取得的巨大进步。由此有望通过采集人类皮肤或骨髓中的细胞作为初始细胞，帮助他们产生自己的精子。( j$ T  Q: R! B/ s

: h+ p" T% M6 G　　在生育治疗中，英国法律禁止使用实验室制造的成熟精子。但在此案例中，科学家只是造出了能自然产生精子的源细胞。佩西指出，该技术与这项法律并无抵触。“法律的观点是阻止前者发生，而这里并不是利用技术产生精子，所以你可能规避这项禁令，这完全依赖于清晰的解释。”
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* c8 ?. t: _/ m- {; [* Z6 _　　英国生育协会发言人、纽卡斯尔生育中心妇科学家顾问简·斯图尔特表示，如果人们能在实验室里培育出产生人类精子的源细胞，将是生育治疗领域的“里程碑”。该动物实验成果的发布，标志着人们向这一目标迈进了一大步。（常丽君）
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vickyhouyu

哈哈，这样一来，人类最终一个性别的进化学说就有了实验依据了。男性在生殖上的作用都可以被替代，这一性别不会就此退化消失了吧~

zxcv12345

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$ Y% k3 h% }2 Y- s, c呵呵，将来生殖也许女人也不需要，就一个生产车间，瓶评罐罐倒来倒去，人就出来了。0 A  h. w. y3 X
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精子能人工产生，卵子未来也行，将来再搞个人工子宫，呵呵

随心

大部分小鼠胚胎干细胞都是雄性的，所以转化成原始生殖细胞，只能形成精子吧？
6 D$ W7 Z( o, g7 ^1 m% g2 V卵子怎么办
- p+ U8 h: P) ?0 ]6 `( o( r- @很复杂，弄不懂

xiaxin1900

不同性别的干细胞只能产生不同性别的配子，因此即使这个技术成熟了，也需要雄性提供各类干细胞啊。

towersimper

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Cell:利用上胚层样细胞体外培养出精子前体
2 ?8 c. `, F# P( V7 _( y体外培养的小鼠精子前体注入不能产生精子的小鼠突变体再进行人工受精后产生健康的小鼠宝宝

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) q: Q/ B8 N' |【towersimper注：本文为译文，有部分改动，仅用作研究之用，不得用作商业开发，转载请标明翻译者towersimper，原文来自Cristina Luiggi, The Scientist, "Lab-Grown Sperm", August 4, 2011】 ; y( a% I/ W! u: c2 |# C. f
研究人员第一次采用起源于体外产生的前体细胞(precursor cell)的精子，生产了健康的小鼠后代。这种成就使得通过开发一种高效的将从小鼠胚胎干细胞转化为精子前体(sperm precursor)的实验程序成为可能。8 X: r4 \8 r2 G6 R- e

# Y; v; g* p' |3 L7 ]2 Y: z2011年8月4日在线发表在Cell杂志上的研究论文[1]可能为人们更好理解了解较少的生殖细胞(germ cell)发育过程打开大门，同时也意味着为生育治疗和男性避孕方法开发提供一种新的研究平台。
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7 T# y' X' v* c0 P# M, N4 k# p尽管生殖细胞分化后形成身体中每种细胞类型，而且还负责将有性繁殖有机体的遗传信息和表观遗传学信息代代相传，但是生殖细胞如何形成人们知之甚少。生殖细胞的直接前体，原始生殖细胞(primordial germ cell)，只在胚胎发育早期才出现(在小鼠中大约是受精后第一周)。然而由于它们存在的数量非常小---在100到1000个之间---而且很快分化，它们一直非常难以分离和开展特征研究。
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4 S4 w8 O9 Z2 k7 G3 O  N5 B尽管几个研究小组已经成功地在体外从胚胎干细胞和诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)中产生原始生殖细胞，但是分化细胞产生的细胞培养物通常只含有少量的原始生殖细胞，而且这些少量的原始生殖细胞的功能人们从未进行过全面的评估。2007年，科学家们创建了一种新类型的干细胞[2]，它起源于一种称作上胚层(epiblast)的早期胚胎组织，其中上胚层产生胚胎的三种生殖层(germ layer)。因为上胚层细胞是原始生殖细胞的直接前体，研究人员希望这种新的细胞系，上胚层干细胞(epiblast stem cells, EpiSCs)，可能为生殖细胞提供一种更加有效的体外来源。不幸的是，人们已证实EpiSCs并不像其他类型干细胞作为研究起点那样有效。
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日本京都大学干细胞生物学这Mitinori Saitou和他的同事们对上胚层干细胞的全局基因表达和来自于小鼠胚胎的真实上胚层细胞的基因表达进行比较，结果发现它们事实上存在较大的差别。这也促进他们搜寻一种不同的起始细胞系(starting cell line)---它能够更好地重现在胚胎中产生原始生殖细胞的上胚层细胞群体。特别地，他们决定向后退一步，培养更加原始的胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)，它们起源于更早期的胚胎发育。- y6 T1 C  j  X8 v

9 X. K$ [  A4 n" L" E通过使用由一种细胞分化和增殖的调节剂活化素A(Activin A, ActA)，碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)和Knockout血清替代物(knockout serum replacement, KSR)组成的特异性混合物作为添加剂，研究人员能够在仅仅两天内就能够产生一种均匀的上胚层样细胞(epiblast-like cells, EpiLCs)群体，且其基因表达图谱能够与上胚层相匹敌。以此为基础，研究人员采用一种多年前就已经建立的实验程序将上胚层样细胞分化为原始生殖细胞样细胞(primordial germ cell-like cells, PGCLCs)。最后，在使用几种新的分子标记物整合素β3(integrin-β3)和SSEA1后，研究人员能够选择可能有能力进一步分化为精子前体的细胞。; l6 r3 g/ ]1 h3 m& {. f" {

, _6 e" o) b: r为了测试最终细胞群体的功能，研究人员将原始生殖细胞注射入缺乏生殖细胞因而不能产生自己精子的突变体小鼠的睾丸内。在8到10周之后，他们摘除睾丸，而且令他们高兴的是，他们发现了精子发生的证据：精管(seminiferous tube)加厚，且能产生精子。最后，通过人工受精的方式将这些精子引入正常的雌性小鼠中，研究人员能够制造看上去健康的小鼠宝宝。
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这项新研究令人激动的一部分原因在于人们如今能够在体外大量培养这种原始生殖细胞，从而可能促使人们开发很多其他检测方法，为真正深入理解原始生殖细胞的特征打开大门，而使用以前的细胞分化实验程序是无法做到这点的。/ n* K( Y2 e+ L4 p8 a2 D5 D# A. S$ [

1 o! [! z+ v2 U" G, f3 n这种新的实验程序可能暗示生殖细胞生物学的一个方面就是，比如，表观遗传重新编程(epigenetic reprogramming)过程的神秘性。Saitou说，“仅仅在生殖细胞中存在非常有意义的表观遗传学信息编辑，而这些表观遗传学信息碰巧能够产生全能性的受精卵(totipotent zygote)。”' A( W: Y; ]" ]' B
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研究人员接下来的实验就是用雌性小鼠生殖细胞系重复这种实验，以及拓展这种实验程序以便产生精原干细胞(spermatogonial stem cell)，而精原干细胞能够在体外产生精子。% W( X! W  X; N
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参考文献：
( v- U' h1 S) N$ T) X4 t1 K. Hayashi, et. al., “Reconstitution of the mouse germ cell specification pathway in culture by pluripotent stem cells,” Cell, 146: 1-14, 2011.- F( w' m$ h# T' z5 H# M! t& |

5 T9 l2 `1 B6 h; L/ P6 U2. Paul J. Tesar et al., “New cell lines from mouse epiblast share defining features with human embryonic stem cells”, Nature, 448, 196-199 (12 July 2007) | doi:10.1038/nature05972.

细胞海洋

《Cell》干细胞里程碑式成果：人造精子. a" z* \) T6 X/ q& W: g

5 C) n2 \0 c* s+ L4 x* d来自京都大学医学研究院的研究人员成功将小鼠胚胎干细胞转变为精子前体细胞，并产下正常幼鼠，这是干细胞研究领域的一大突破，也为男性不育症的治疗带来了新希望，这一研究成果公布在Cell杂志上。
; ]* k2 G$ v: p3 R+ P; t" G科学家一直想在实验室中人工培育出精子和卵子，以深入了解基本繁殖过程，寻找治疗不孕症的方法。早在2006年，英国纽卡斯尔大学一个研究小组利用胚胎干细胞制造出人造精子，并培育7只小鼠，但7只小鼠均出现健康问题并夭折。3年后，这个研究小组又宣布成功利用人类干细胞培育出成熟精子，不过这篇论文很快因两段内容涉嫌剽窃被撤销。 $ C1 _! T4 t4 v+ [& c6 E4 @

. H/ }2 O* |9 F# i: J精子和卵子都是从原生殖细胞发展而来，而原生殖细胞则发源于胚胎早期阶段：上胚层的细胞团。研究人员已经知道如何从鼠胚胎中提取出上胚层细胞，并培育出能再生比较长时间的上胚层干细胞。但是一直以来，科学家们都试图用上胚层干细胞培育出原生殖细胞并进入培育出精子和卵子，但都遭到失败。; ^) u$ s9 _" O( T/ N" E# d

7 O5 @; k1 c( r$ M  ~在这篇文章中，研究人员采用了不同的方法——他们将胚胎干细胞培育出能存活几天的类上胚层细胞，之后用存活了2天的细胞培育出类原生殖细胞。然后再将这些细胞植入不能正常产生精子的实验鼠体内，结果研究人员发现这能产生了能让卵子受精的精子。接下来研究人员又进行了体外受精，将精子植入到代孕母鼠体内，产下了正常后代，这些幼鼠也证明能繁殖了自己的后代。; k  t6 _/ d& o/ @
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这项研究不仅有助于分析精子生成过程中的分子事件，而且将来也许能应用到男性不育症的治疗方面。: C% h5 i; d8 J" s9 I
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不过研究人员也提出，把这种方法应用到人类身上以前，还需要进行大量研究。因为还有很多障碍需要清除，研究人员希望能了解如何在实验室中培育完整的精子，而不是将与原生殖细胞类似的细胞注入睾丸以待成熟。他们还想在体外培育卵子，既了解相关过程并最终帮助不孕女性怀孕。文章通讯作者，京都大学Mitinori Saitou说，“目前我们的工作还只是一个纯粹的科研成就，把它应用到人类身上还需要很多时间，并要进行更多研究工作和探讨伦理问题”。
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0 r2 h3 S% z4 ~除此之外，这项研究也一如既往的引起了多方的争论，据报道，来自基督教医学研究院基金(Christian Medical Fellowship)的彼得-桑德斯博士表示，这项研究“引发了巨大的伦理问题”。英国公益组织“生殖伦理学皮评论” 的约瑟芬-昆塔瓦莱称，该研究工作真是有点“太自恋了”，它增加了从男性皮肤里提取“雄性卵子”，从女性皮肤里提取“雌性精子”的可能性。她说：“谁还需要男人和女人？现在只需要人造子宫，我们将会彻底改写人类生殖方式。”3 |# `: G0 m1 B% x1 q: Z2 i

! N2 H( t5 N2 F2 {+ t（生物通：万纹）' I% W' _& l; D  g2 [: V. m4 r  z
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原文摘要：
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Reconstitution of the Mouse Germ Cell Specification Pathway in Culture by Pluripotent Stem Cells" J, e* G4 U, C' ?5 y5 }2 e& p! T
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Highlights$ ?2 @( K3 C+ ]( D, J
Generation of primordial germ cell-like cells (PGCLCs) from ESCs and iPSCs   K9 _. V  g) J$ E- _5 ^
PGCLC induction occurs via an epiblast-like state, mimicking PGC generation in vivo
" |) P% e5 Y3 n0 p6 k9 KPGCLCs contribute to spermatogenesis and produce fertile offspring
, h4 f( q$ @; b( a$ p# C2 dIntegrin-β3 and SSEA1 mark PGCLCs and allow purification from teratogenic cells: p" i$ _3 l8 ]# [7 [
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Summary- H4 v0 b6 b( F
The generation of properly functioning gametes in vitro requires reconstitution of the multistepped pathway of germ cell development. We demonstrate here the generation of primordial germ cell-like cells (PGCLCs) in mice with robust capacity for spermatogenesis. PGCLCs were generated from embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) through epiblast-like cells (EpiLCs), a cellular state highly similar to pregastrulating epiblasts but distinct from epiblast stem cells (EpiSCs). Reflecting epiblast development, EpiLC induction from ESCs/iPSCs is a progressive process, and EpiLCs highly competent for the PGC fate are a transient entity. The global transcription profiles, epigenetic reprogramming, and cellular dynamics during PGCLC induction from EpiLCs meticulously capture those associated with PGC specification from the epiblasts. Furthermore, we identify Integrin-β3 and SSEA1 as markers that allow the isolation of PGCLCs with spermatogenic capacity from tumorigenic undifferentiated cells. Our findings provide a paradigm for the first step of in vitro gametogenesis.( ?3 [: {( Y" W4 H

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2 d. @; I$ B. t% E1 v(http://www.ebiotrade.com/)9 u8 M6 @4 w; E7 d

鹤顶宏

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( q% B) p/ q. _' n/ S以前好像看到一篇文章中说是，在细胞培养过程中，Y染色体有可能丢失，大概是10的-4—-3次方的几率吧，这样可能会得到卵子