iPSC技術有望解決遺傳性不育問題（下）

最新 09-30

2011年，日本京都大學Hayashi研究小組通過體外誘導胚胎幹細胞（ESC）和誘導多能幹細胞（iPSC），形成原始生殖細胞樣細胞（primordial germ cell-like cells, PGCLCs），最後進一步分化，通過體內植入不能生育的小鼠睾丸中，產生了外觀正常的精子。將這些精子注射到雌性小鼠的卵細胞中（ICSI, Intracytoplasmic Sperm Injection, 即卵胞漿內單精子注射技術。也就是第二代「試管嬰兒」，該技術是藉助顯微操作系統將單一精子注射入卵子內使其受精），不久雌性小鼠生出了健康的小鼠後代。

2012年，同一個研究小組從ESC和iPSC得到小鼠的卵子，並孕育成熟後代。

研究人員將雌性小鼠的ESC和iPSC分化為原始生殖細胞樣細胞（PGCLC），然後在體外將這些細胞與雌性性腺體細胞所構建的「人造卵巢」結合在一起，發現這些PGCLC顯示出了減數分裂的潛力；將這些細胞移植到小鼠的卵巢囊上之後，「人造卵巢」中的PGCLC可進一步生長為卵母細胞。並且，這些卵母細胞經體外受精之後，形成的受精卵可發育為健康的後代。

隨後，在2014年，來自英國劍橋大學和以色列魏茨曼科學研究所的研究者們宣布，他們首次成功地在實驗室中通過hESC和hiPSC獲得了人類的原始生殖細胞（hPGC），從而開啟了通過多能幹細胞（ESC和iPSC）在體外培育出功能完全的人類生殖細胞的大門。

多能幹細胞是能自我複製、自我更新，並且具有多項分化潛能、在特定條件下能分化形成動物三胚層來源所有細胞類型的一類細胞，包括ESC和iPSC。其中，ESC是從早期（著床前期）胚胎中提取的細胞在體外培養而得到的多能幹細胞，iPSC是一種由成體細胞（如皮膚細胞或血細胞）重編程而生成的多能幹細胞。

在精原細胞的選擇上，雖然ESC 更穩定，但獲得ESC必須破壞發育中的早期胚胎，因此來源有限且在倫理上存在爭議，阻礙了其臨床應用。iPSC體外分化獲得的生殖細胞，不僅可作為基因修飾的源頭細胞，且對未來不孕不育的治療提供了很好的解決方案。

研究小組首先構建了一個易於操控的實驗模型來幫助分析實驗，然後，他們設計了一套方法，對ESC的分化遺傳信號通路進行了調整。最終，研究者們在實驗室環境下生成了一種新型的人類幹細胞，他們將它稱為「人類原始生殖細胞樣細胞（human primordial germ cells - like cells）」，簡稱hPGCLC。這種細胞非常有活力，它們更加接近胚胎幹細胞的狀態。

利用紅色熒光分子標記物CD38，研究者們確定，有近40%的hPGCLC最終成功轉化成了他們想要的人類原始生殖細胞（human primordial germ cells， hPGC）。在利用hiPSC進行的重複試驗中，研究者們也成功地得到了hPGCLC。