新華社北京6月13日電（記者喻菲）清華大學(xué)的科學(xué)家在世界上首次實(shí)現(xiàn)人類胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)為卵泡樣細(xì)胞，這一研究將有助于改進(jìn)輔助生育技術(shù)，或?yàn)檠芯颗月殉苍缢サ燃膊√峁┲苯訙y(cè)試基因突變的體外模型。

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授紀(jì)家葵課題組的這一研究成果6月12日在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然－通訊》在線發(fā)表。

紀(jì)家葵課題組的研究表明，在外源因子（GDF9與BMP15）與內(nèi)源基因（DAZL和BOULE）共同作用下，人胚胎干細(xì)胞能分化為人類卵泡樣細(xì)胞。這項(xiàng)研究為體外獲得人類生殖細(xì)胞打開了新的思路。

馬來西亞華裔科學(xué)家紀(jì)家葵解釋這項(xiàng)研究的初衷時(shí)說，與人的體細(xì)胞不同，只有生殖細(xì)胞能把父源和母源的基因染色體傳到下一代。在遺傳過程中，生殖細(xì)胞會(huì)進(jìn)行獨(dú)有的減數(shù)分裂、基因重組。生殖細(xì)胞如何調(diào)控這所有過程？怎樣把上一代的基因傳給下一代，又制造出多元化的基因組？每一代基因重組后，既要維持一定的保守性，又要有一定的多元化，這樣的平衡是如何做到的？

“這是最奇妙，最吸引我做生殖發(fā)育研究的地方?！奔o(jì)家葵說。然而要研究人的生殖細(xì)胞發(fā)育過程非常困難。

之前科學(xué)家主要通過小鼠之類的動(dòng)物來研究生殖發(fā)育過程。但人的基因組與小鼠的有很大差別。盡管在知情同意的情況下，科學(xué)家在臨床上可以獲得一些人的生殖細(xì)胞樣本，但樣本量很小，經(jīng)過分選后，一般只能獲得幾十個(gè)或幾百個(gè)有活性的細(xì)胞。然而分子實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)需要的細(xì)胞量通常是百萬級(jí)或千萬級(jí)的，這使得相關(guān)研究受到很大限制。

“我們需要建立一個(gè)可供開展實(shí)驗(yàn)的體外體系，深入了解生殖發(fā)育過程中的各種機(jī)制。因此，我們想到用人的胚胎干細(xì)胞，誘導(dǎo)它進(jìn)入減數(shù)分裂，進(jìn)而發(fā)育成為成熟的生殖細(xì)胞，即精子或卵子?！奔o(jì)家葵說。

人類卵泡樣細(xì)胞體外分化體系流程（受訪者提供）

紀(jì)家葵團(tuán)隊(duì)曾于2009年在《自然》雜志上發(fā)表文章，介紹了其成果：在世界上首次用人的胚胎干細(xì)胞分化培育出原始生殖細(xì)胞以及類精子細(xì)胞。

雖然國際上也有其他科學(xué)家做過類似的實(shí)驗(yàn)，但是都沒有使人生殖細(xì)胞分化到這樣成熟的階段。2015年英國科學(xué)家與以色列科學(xué)家合作，用人的干細(xì)胞分化出原始生殖細(xì)胞。2016年日本科學(xué)家用小鼠的干細(xì)胞分化出類卵細(xì)胞。

在體外成功培育出人的類精子細(xì)胞后，紀(jì)家葵團(tuán)隊(duì)想了解人的卵巢、卵泡是否也能在體外培育。

“卵泡是由一個(gè)卵母細(xì)胞和周圍許多顆粒細(xì)胞所組成。在體外誘導(dǎo)分化時(shí)，能否也產(chǎn)生顆粒細(xì)胞？我們一開始擔(dān)心不能成功?！奔o(jì)家葵說。

這其中，尋找到促進(jìn)卵泡發(fā)育的生長因子非常關(guān)鍵?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)每一個(gè)發(fā)育階段都有很多不同的生長因子發(fā)揮重要作用。在細(xì)胞培養(yǎng)中什么階段添加哪些生長因子，添加的時(shí)間和濃度是多少，這些都需要一點(diǎn)點(diǎn)嘗試。

“我們比較幸運(yùn)，試了四五種不同的生長因子，就找到了GDF9與BMP15生長因子的組合?！奔o(jì)家葵的好運(yùn)還包括他在一次香港的學(xué)術(shù)會(huì)議中，遇到了一位美國研究生殖發(fā)育的專家。他對(duì)紀(jì)家葵的研究很感興趣，并提供了他們實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的生長因子，比紀(jì)家葵團(tuán)隊(duì)原先使用的效果更好，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

實(shí)驗(yàn)人員在觀察顯微鏡下的胚胎干細(xì)胞。記者喻菲攝

經(jīng)過一年多的嘗試，紀(jì)家葵團(tuán)隊(duì)成功地在顯微鏡下，觀察到由胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)出的顆粒細(xì)胞從單層生長到多層，包裹著卵母樣細(xì)胞，就像許多士兵圍繞著皇后。

獲得了這些細(xì)胞，只完成了研究的三分之一。課題組又花了約三年時(shí)間用分子生物學(xué)、基因組學(xué)等很多指標(biāo)驗(yàn)證培養(yǎng)出的細(xì)胞到底是不是卵泡。

“我們使用了所有能使用的科學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，這些體外培養(yǎng)出的細(xì)胞與體內(nèi)細(xì)胞非常接近，但我們還只能稱其為卵泡樣細(xì)胞或類卵泡細(xì)胞。下一步，我們希望將實(shí)驗(yàn)的效率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，獲得更多的卵泡樣細(xì)胞，還希望培養(yǎng)出更成熟的有腔卵泡，驗(yàn)證它們是否具有卵子的功能?！奔o(jì)家葵說。

幫助不孕不育的病人，是這個(gè)課題組的最終目標(biāo)?！坝行┡栽?5歲前就絕經(jīng)了，不能生育后代，如何去幫助這些卵巢早衰的病人呢？我們或許能通過體外生殖細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，研究是否是某種基因突變?cè)斐闪瞬辉校@樣就可以用醫(yī)學(xué)手段去幫助這些病人，有針對(duì)性地研發(fā)藥物?！奔o(jì)家葵說。如果能在體外培養(yǎng)出成熟的精子、卵子，也能幫助那些完全不能產(chǎn)生精子或卵子的病人。

此外，紀(jì)家葵課題組還正在天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船上，開展微重力條件下人胚胎干細(xì)胞分化為生殖細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)，研究太空環(huán)境對(duì)人類生殖的影響，探索人類在太空生育后代的可能性。

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