一项关于卵子和精子的前体在发育过程中如何以及何时形成的新研究，可能有助于为在实验室培育卵子和精子细胞以治疗不孕症铺平道路。
这项发表在《细胞报告》(Cell Reports)杂志上的研究描述了人类干细胞进化成生殖细胞的方式，生殖细胞是卵子和精子细胞的前体。
“现在，如果你的身体不产生生殖细胞，那么你就没有机会拥有一个和你有血缘关系的孩子，”该研究的第一作者、加州大学洛杉矶分校再生医学和干细胞研究Eli and Edythe Broad中心的成员Amander Clark说。“我们想要做的是利用干细胞在体外产生生殖细胞，这样就可以克服这种不孕症。”
据估计，美国有10%的人口受到不孕不育的影响，而且在过去几十年里不孕不育的比例有所上升，因为越来越多的人推迟生育。许多形式的不孕症可以通过体外受精和胞浆内精子注射等将卵子和精子结合在一起的方法来治疗。但是对于那些身体不能产生卵子或精子的人来说由于化疗、放疗、遗传或其他原因-除非捐献者提供卵子或精子，否则这些治疗方法是不可行的。
“通过捐献卵子和精子，孩子与父母一方或双方都没有遗传关系，”克拉克说，他也是加州大学洛杉矶分校的教授和分子细胞和发育生物学的主席。“为了治疗那些想要孩子的患者，我们需要了解如何从干细胞中制造生殖细胞，然后如何将这些生殖细胞诱导成卵子或精子。”
在发育男性和女性胚胎时，多能干细胞的一个子集这些细胞有潜力成为人体中几乎所有类型的细胞变成生殖细胞，然后产生卵子或精子。此前，研究人员曾在实验室中展示了从人体皮肤或血细胞中制造类似干细胞的能力，这种干细胞被称为诱导多能干细胞，或iPS细胞。
克拉克和她的同事使用了一种技术，使他们能够测量超过10万个胚胎干细胞和诱导多能干细胞在产生生殖细胞时的活性基因。麻省理工学院的合作者开发了新的算法来分析大量的数据。
实验揭示了生殖细胞形成的详细时间:在干细胞开始分化为最终构成成人体内所有特化细胞的细胞类型后的24到48小时内，它们首先与身体的其他细胞不同。
克拉克说，这些信息将有助于科学家在未来的研究中把重点放在特定的时间框架上，以便最大限度地增加他们所能创造的生殖细胞的数量。
研究还表明，生殖细胞来自于两个不同的干细胞种群羊膜细胞，在怀孕期间存在于胚胎周围的液体和膜中，以及来自胚胎自身的分泌细胞。
当研究人员在实验室中比较来自胚胎干细胞的生殖细胞和来自iPS细胞的生殖细胞时，他们发现基因被激活的模式几乎是相同的。
“这告诉我们，我们用来开始制造生殖细胞的方法是正确的，”克拉克说。“现在我们准备进行下一步，将这些细胞与卵巢或睾丸细胞结合起来。”
下一步至关重要，因为来自卵巢或睾丸组织的分子信号是生殖细胞成熟为卵子和精子的信号。
如果这种方法将来能用于不孕症的治疗，科学家们也许最终能利用病人自身的皮肤细胞来形成干细胞，这些干细胞可诱导分化成生殖细胞和卵巢或睾丸组织。在实验室里，这些细胞类型可能被用来产生一个人自己的卵子或精子。
“我们正朝着正确的方向前进，但需要大量的创新来解决与生殖细胞丧失相关的不育问题。”克拉克说。
上述技术仅用于实验室测试，尚未在人体上进行测试，也未获得美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)批准在人体上安全有效地使用。
这项研究得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和干细胞研究中心(Broad Stem Cell research Center)创新奖的支持。
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