科學(xué)家們第一次從實(shí)驗(yàn)室重編程小鼠胚胎干細(xì)胞（(ESCs）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）中培育出了功能完整的卵母細(xì)胞。這一研究成果公布在10月17日的Nature雜志上，為理解卵子形成進(jìn)程提供了新的藍(lán)圖，也為實(shí)現(xiàn)人體ESCs和iPSCs轉(zhuǎn)化提供了技術(shù)鋪墊。

紐約人類生殖研究中心主任，卵母細(xì)胞生物學(xué)家David Albertini（未參與該項(xiàng)研究）評(píng)價(jià)道，“這是真正的一項(xiàng)突破性成果。”

就小鼠而言，卵母細(xì)胞的發(fā)育開始于原始生殖細(xì)胞 (PGCs)，這大約需要6.5天的發(fā)育時(shí)間。雌鼠體內(nèi)的PGCs進(jìn)入卵巢后，就開始減數(shù)分裂，形成初級(jí)卵母細(xì)胞，接著就是成熟階段。2012年，來自日本九州大學(xué)的Katsuhiko Hayashi 等人從小鼠的iPS細(xì)胞中培育出卵子（體內(nèi)需要5天時(shí)間），并使其體外受精后產(chǎn)下健康后代。

最新這項(xiàng)研究則是在其基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展了他們的培養(yǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從整個(gè)胚胎干細(xì)胞到卵母細(xì)胞分化的過程，這個(gè)階段在體內(nèi)大約需要30天時(shí)間。

Hayashi等人從任何一種干細(xì)胞類型開始，首先通過誘導(dǎo)幾個(gè)基因生成PGC樣細(xì)胞（PGC-like），然后將其與雌性性腺體細(xì)胞混合，創(chuàng)造出了體外“重組卵巢”。這些細(xì)胞會(huì)逐漸失去PGC標(biāo)志表達(dá)，開始表達(dá)卵母細(xì)胞標(biāo)記。

在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)了三周后，研究人員觀察到了減數(shù)分裂前期的初級(jí)卵母細(xì)胞，這一階段的一個(gè)關(guān)鍵要素在于添加一種雌激素抑制劑，令早期階段的卵母細(xì)胞體外形成卵巢卵泡。

研究人員再在培養(yǎng)基中加入促卵泡素和另外兩種因子，這樣細(xì)胞會(huì)分離出毛囊樣結(jié)構(gòu)，卵母細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)11天，組裝出全尺寸生發(fā)泡卵母細(xì)胞。在第三階段，成熟培養(yǎng)基中培養(yǎng)了一天的生發(fā)泡卵母細(xì)胞就會(huì)成為減數(shù)分裂-捕獲卵母細(xì)胞。

Albertini認(rèn)為，“這一研究最終克服了體細(xì)胞環(huán)境下雌性生殖細(xì)胞發(fā)育的一個(gè)關(guān)鍵障礙”，似乎與胚胎微環(huán)境細(xì)胞之間的相互作用在移植過程中并不需要。

這項(xiàng)研究一共完成了三次單獨(dú)的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，獲得了58個(gè)重組卵巢，和3,198個(gè)生發(fā)泡卵母細(xì)胞，其中28.9%能成熟進(jìn)入減數(shù)分裂II階段。

“最令我感到驚訝的就是當(dāng)我在重組卵巢中看到一叢次級(jí)卵泡和美麗的毛囊結(jié)構(gòu)時(shí)，”Hayashi表示。

接下來為了檢測(cè)這些卵母細(xì)胞的質(zhì)量，研究人員分析了它們的染色體，其中78%具有正確數(shù)量的染色體。之后采用RNA測(cè)序方法，研究人員觀察比對(duì)了體內(nèi)卵母細(xì)胞和培養(yǎng)皿來源的卵母細(xì)胞的表達(dá)情況，結(jié)果表明有424個(gè)基因出現(xiàn)了或高或低的表達(dá)變化，尤其是線粒體功能的基因。

最后研究人員又將這些卵母細(xì)胞與野生小鼠精子進(jìn)行體外受精，移植到雌鼠體內(nèi)，培養(yǎng)出了健康的，能正常發(fā)育的小鼠，不過它們相對(duì)于野生型小鼠體質(zhì)弱一些。

“體外培養(yǎng)卵母細(xì)胞的質(zhì)量有一些變化，因?yàn)槿嗽炻涯讣?xì)胞只有3.5%能生成小鼠，而體內(nèi)的成功率則為60%，”Hayashi說。

但是最后生成的小鼠都很健康，也發(fā)育成了成鼠，不過目前要說應(yīng)用到臨床還言之過早，“我們?nèi)匀恍枰M(jìn)行更多的小鼠和非人類靈長(zhǎng)類生物的基礎(chǔ)研究。”

另外需要注意的是，這一技術(shù)的局限性在于需要來自小鼠的性腺體細(xì)胞，這會(huì)阻礙人類卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)的可能性。