新闻 | 生殖细胞的未来：科学家在绒猴中成功实现细胞重编程
研究突破：灵长类动物细胞重编程为生殖细胞前体，助力新型生殖技术发展
来自宾夕法尼亚大学兽医学院的研究人员，与德克萨斯大学圣安东尼奥分校和德克萨斯生物医学研究所的合作伙伴共同开展了一项开创性研究，他们成功地使绒猴（marmoset）血液细胞具有了干细胞的灵活性，并进一步将这些细胞引导成具有精子前体特征的细胞。这项研究在《eLife》期刊上发布，标志着生殖生物学领域的一项重大突破。
为生殖细胞生成铺平道路
这一研究的最大亮点在于，研究团队成功地通过一系列步骤，重新编程细胞并使其转化为生殖细胞前体。这一过程不仅为研究灵长类动物的生物学提供了新的可能，也为开发新的辅助生殖技术（如体外配子发生）铺平了道路。体外配子发生是指在实验室中生成生殖细胞（精子或卵子）的过程，类似于体外受精（IVF）技术中的胚胎生成过程。
宾夕法尼亚大学兽医学院助理教授佐佐木幸太郎（Kotaro Sasaki）表示：“科学家已经知道如何在小鼠中通过诱导多能干细胞生成功能性的精子和卵子，但小鼠的生殖细胞与人类的生殖细胞差异较大。通过研究与人类生物学相似的绒猴，我们能够弥补这一差距。”
绒猴胚胎中的生殖细胞前体
为了理解如何生成生殖细胞，研究人员首先研究了来自绒猴胚胎的生殖细胞前体（PGCs）。这些细胞此前尚未在绒猴中得到过严格的表征。通过分析，研究团队发现这些早期阶段的细胞，表现出一些特定的分子标记，可以在时间的推移下进行追踪。通过单细胞RNA测序，研究人员发现这些PGCs表达了与早期生殖细胞相关的基因，并且与表观遗传修饰（调控基因表达）相关的基因也有所表达。然而，这些PGCs并未表达在生殖细胞发育过程中后期才会激活的基因，比如那些在精子或卵子前体迁移到卵巢或睾丸时才会被激活的基因。
佐佐木博士解释道：“这些发现与绒猴生殖细胞经历重编程过程的理论相一致，这一过程能够‘关闭’某些标记，使得PGCs能够继续经历生殖细胞发育的各个阶段。”
从血液细胞到诱导多能干细胞
有了这些基础信息后，研究团队开始尝试在实验室中重建这一过程。第一步是将血液细胞转化为诱导多能干细胞（iPSCs），即那些具有分化为其他细胞类型潜力的细胞。佐佐木博士的团队的主要成员之一，博士后研究员清田靖成（Yasunari Seita）表示：“尽管我有丰富的细胞培养和诱导多能干细胞的经验，但为绒猴细胞建立稳定的培养环境是研究中最具挑战性的部分。”经过反复实验并借鉴小鼠、人类和其他研究的经验，清田研究员最终成功地建立了一种能够生成和维持绒猴iPSCs稳定培养的方法。
从iPSCs到生殖细胞前体的转化
接下来的步骤是将iPSCs转化为生殖细胞前体。研究人员采用了一种加入生长因子混合物的方法，使得15%-40%的培养细胞成功地表现出生殖细胞前体的特征。“看到这一转化效率，我们非常兴奋，并且能够扩展我们的细胞培养，进行多次传代，并且观察到细胞呈现出良好的指数型增长。”佐佐木博士说。“这些细胞保持了生殖细胞标记，但并未表现出与向性腺迁移相关的其他标记。”
成功模拟精子前体细胞的发育过程
在研究的最后阶段，研究团队成功地让这些实验室培养的细胞表现出晚期生殖细胞的特征。基于佐佐木博士团队在2020年《Nature Communications》期刊上发表的研究成果，研究人员将这些细胞与小鼠睾丸细胞共同培养一个月。结果显示，一些细胞开始激活与晚期精子前体相关的基因，标志着生殖细胞的进一步发育。
展望：为体外配子发生技术铺路
佐佐木博士表示：“当谈到像体外配子发生这样的辅助生殖技术的临床应用时，会涉及到许多伦理、法律和安全问题。我们需要一个良好的前临床模型来进行深入研究，才可以在未来将其推广到人类临床应用。”
这项研究的成功不仅为科学家提供了全新的灵长类动物研究模型，还为开发新型生殖技术提供了宝贵的理论依据。通过继续深化对绒猴这一物种的研究，科学界有望在生殖生物学、神经科学等领域取得更多突破。
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研究突破：灵长类动物细胞重编程为生殖细胞前体，助力新型生殖技术发展
来自宾夕法尼亚大学兽医学院的研究人员，与德克萨斯大学圣安东尼奥分校和德克萨斯生物医学研究所的合作伙伴共同开展了一项开创性研究，他们成功地使绒猴（marmoset）血液细胞具有了干细胞的灵活性，并进一步将这些细胞引导成具有精子前体特征的细胞。这项研究在《eLife》期刊上发布，标志着生殖生物学领域的一项重大突破。
为生殖细胞生成铺平道路
这一研究的最大亮点在于，研究团队成功地通过一系列步骤，重新编程细胞并使其转化为生殖细胞前体。这一过程不仅为研究灵长类动物的生物学提供了新的可能，也为开发新的辅助生殖技术（如体外配子发生）铺平了道路。体外配子发生是指在实验室中生成生殖细胞（精子或卵子）的过程，类似于体外受精（IVF）技术中的胚胎生成过程。
宾夕法尼亚大学兽医学院助理教授佐佐木幸太郎（Kotaro Sasaki）表示：“科学家已经知道如何在小鼠中通过诱导多能干细胞生成功能性的精子和卵子，但小鼠的生殖细胞与人类的生殖细胞差异较大。通过研究与人类生物学相似的绒猴，我们能够弥补这一差距。”
绒猴胚胎中的生殖细胞前体
为了理解如何生成生殖细胞，研究人员首先研究了来自绒猴胚胎的生殖细胞前体（PGCs）。这些细胞此前尚未在绒猴中得到过严格的表征。通过分析，研究团队发现这些早期阶段的细胞，表现出一些特定的分子标记，可以在时间的推移下进行追踪。通过单细胞RNA测序，研究人员发现这些PGCs表达了与早期生殖细胞相关的基因，并且与表观遗传修饰（调控基因表达）相关的基因也有所表达。然而，这些PGCs并未表达在生殖细胞发育过程中后期才会激活的基因，比如那些在精子或卵子前体迁移到卵巢或睾丸时才会被激活的基因。
佐佐木博士解释道：“这些发现与绒猴生殖细胞经历重编程过程的理论相一致，这一过程能够‘关闭’某些标记，使得PGCs能够继续经历生殖细胞发育的各个阶段。”
从血液细胞到诱导多能干细胞
有了这些基础信息后，研究团队开始尝试在实验室中重建这一过程。第一步是将血液细胞转化为诱导多能干细胞（iPSCs），即那些具有分化为其他细胞类型潜力的细胞。佐佐木博士的团队的主要成员之一，博士后研究员清田靖成（Yasunari Seita）表示：“尽管我有丰富的细胞培养和诱导多能干细胞的经验，但为绒猴细胞建立稳定的培养环境是研究中最具挑战性的部分。”经过反复实验并借鉴小鼠、人类和其他研究的经验，清田研究员最终成功地建立了一种能够生成和维持绒猴iPSCs稳定培养的方法。
从iPSCs到生殖细胞前体的转化
接下来的步骤是将iPSCs转化为生殖细胞前体。研究人员采用了一种加入生长因子混合物的方法，使得15%-40%的培养细胞成功地表现出生殖细胞前体的特征。“看到这一转化效率，我们非常兴奋，并且能够扩展我们的细胞培养，进行多次传代，并且观察到细胞呈现出良好的指数型增长。”佐佐木博士说。“这些细胞保持了生殖细胞标记，但并未表现出与向性腺迁移相关的其他标记。”
成功模拟精子前体细胞的发育过程
在研究的最后阶段，研究团队成功地让这些实验室培养的细胞表现出晚期生殖细胞的特征。基于佐佐木博士团队在2020年《Nature Communications》期刊上发表的研究成果，研究人员将这些细胞与小鼠睾丸细胞共同培养一个月。结果显示，一些细胞开始激活与晚期精子前体相关的基因，标志着生殖细胞的进一步发育。
展望：为体外配子发生技术铺路
佐佐木博士表示：“当谈到像体外配子发生这样的辅助生殖技术的临床应用时，会涉及到许多伦理、法律和安全问题。我们需要一个良好的前临床模型来进行深入研究，才可以在未来将其推广到人类临床应用。”
这项研究的成功不仅为科学家提供了全新的灵长类动物研究模型，还为开发新型生殖技术提供了宝贵的理论依据。通过继续深化对绒猴这一物种的研究，科学界有望在生殖生物学、神经科学等领域取得更多突破。
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