科學家首次用幹細胞造出人類原始生殖細胞

新浪科技訊 北京時間26日消息，據國外媒體報導，近日，來自劍橋大學和以色列魏茨曼科學研究所的科學家宣佈，他們利用人類胚胎幹細胞，首次製造出了人類原始生殖細胞。這種細胞可發育成卵子和精子。在此之前，科學家已經利用小鼠幹細胞獲得了原始生殖細胞，但這是第一次有效利用人類幹細胞獲得的結果。他們的研究發表在近日的《細胞》(Cell)雜誌上。

卵細胞在受精后，會開始分裂成囊胚，即胚胎的早期階段。在囊胚中，一些細胞形成了內細胞團(將發育成胎兒)，另一些則形成外壁(最后變成胎盤)。內細胞團的細胞會“重新設定”成幹細胞，具有發育成身體各種類型細胞的潛力。這些細胞中的一小部分會變成原始生殖細胞(primordial germ cells，PGCs)，具有分化成為生殖細胞(精子和卵子)的潛力。

“原始生殖細胞的生是哺乳動物發育早期的最初事件之一，”論文第一作者、劍橋大學威康信托/英國格登癌症研究所的Naoko Irie博士，“利用小鼠和大鼠的幹細胞，我們可以重建這一階段，但直到現在，只有很少幾個研究能利用人類幹細胞進行同樣的系統性工作。這強調了在人類和嚙齒類的胚胎發育中，存在重要的差異；在小鼠和大鼠實驗中的結果並不能直接外推到人類身上。”

格登癌症研究所的Surani教授領導了此次研究，他和同事們發現，一個名為SOX17的基因在指導人類幹細胞分化為原始生殖細胞的過程中，起至關重要的作用。這是個令人驚訝的發現，因為在小鼠體內，這種基因與原始生殖細胞分化並沒有關係。這一結果也表明，小鼠和人類發育中存在關鍵差異。之前的研究已經顯示，SOX17基因與幹細胞發育成內胚層細胞有關。內胚層細胞會發育成包括肺部、腸道和胰臟等器官的細胞。這是首次在原始生殖細胞分化中發現SOX17基因的存在。

研究結果還表明，原始生殖細胞可以由重編碼的成年細胞，如皮膚細胞獲得。這也使對患者特異性細胞的研究成為可能，從而增加對人類生殖、不孕不育和生殖細胞瘤的了解。另一方面，該研究也可以為理解“表征遺傳”(epigenetic)過程提供潛在的幫助。科學家已經知道，我們的飲食、吸煙等習慣會通過甲基化的過程，影響我們的基因活性。這種甲基化模式可以遺傳給后代。

Surani教授及其同事的研究表明，在原始生殖細胞的分化階段，會啟動一個消除這些甲基化模式的程序，就像“重置”按鈕一樣。不過，這些甲基化模式的痕跡依然會遺傳下去，其發生的原因目前尚不清楚。

“從某種意義上，生殖細胞是‘不朽’的，因為它們提供了代際間持續的連接，不斷將這一代的遺傳信息傳遞給下一代，”Surani教授，“表征遺傳信息的全面消除可以保證大部分(如果不是所有的)表征突變被消除，從而使生物世系‘返老還童’，使無窮無盡的世系更迭成為可能。理解這些機制，可以為研究與年齡有關的疾病帶來益處，這些疾病的部分成因便是表征突變的累積。”(任天)