Science小鼠多能干细胞成功诱导出了卵泡

时间：2021-07-19 00:00:00 来源：网络整理

导言

生殖细胞在生殖器官的特定环境中发育。在整个卵子发生过程中，卵母细胞被体细胞包裹在卵泡结构中，卵泡结构为卵母细胞发育中的关键事件（如减数分裂和生长）提供大量信号和成分。卵母细胞和体细胞卵泡细胞之间的相互作用是以阶段依赖的方式调节的。近年来，体外配子发生，即利用多能干细胞在培养基中重建生殖细胞的发育，已经在包括小鼠和人类的哺乳动物中发展起来。在小鼠中，多能干细胞衍生的原始生殖细胞样细胞（pGCLCs）在胚胎12.5天与胚胎卵巢体细胞重新聚集，可产生功能性卵母细胞。因此，体外配子发生有望成为一种在培养中产生大量卵母细胞的创新方法。这对于应用于人类和濒危动物尤其有用。然而，生殖细胞发育的体外重建高度依赖于胚胎卵巢组织提供的体细胞环境，这是哺乳动物难以获得的。在这里，我们提供了一个利用小鼠多能干细胞重建卵巢体细胞环境的模型系统。

理论基础

在小鼠发育过程中，胚胎卵巢起源于初生中胚层，其次是中间中胚层和生殖嵴部位的体腔上皮。为了从小鼠多能干细胞中形成胚胎卵巢体细胞，需要在培养中提供适当的信号来模拟这些胚胎事件。利用小鼠胚胎干细胞（mESCs）的报告基因结构来监测每一步关键基因的表达，我们开始探索再生分化过程的培养条件。在适当的条件下，诱导的胚胎卵巢体细胞应具有可靠的基因表达和功能。诱导细胞的功能性应通过支持产生能够受精和随后发育的功能性卵母细胞的能力来验证。

结果

根据报告基因的表达，我们确定了一系列的培养条件，以逐步重现多能干细胞向性腺体细胞的分化过程。在这些条件下，mESCs通过新生中胚层、中间中胚层和体腔上皮状态分化为表达Nr5a1（性腺体细胞的代表性标记基因）的胎儿卵巢体细胞样细胞（FOSLCs）。FOSLCs的转录谱和细胞组成与胚胎12.5天时胚胎卵巢体细胞相似。当FOSLCs与来源于mESCs的pGCLCs聚集时，pGCLCs进入减数分裂，随后的卵母细胞生长伴随着FOSLC来源卵泡的发育。在FOSLC衍生卵泡中发育的pGCLC衍生卵母细胞能够受精并发育为活的后代。这些结果表明，重建功能卵泡结构，是完全能够支持卵母细胞生产。

结论

我们的研究结果表明，mESCs在培养过程中通过一个可靠的分化过程可以诱导出功能性的性腺体细胞。所产生的材料可作为替代胚胎卵巢组织进行体外配子发生的有用来源。此外，该系统有助于更好地了解性腺体细胞分化和卵母细胞与卵泡体细胞之间的相互作用。因为它不需要胚胎性腺，该方法为在伦理和技术方面较少关注的其他哺乳动物物种中应用开辟了可能性。这个系统将加速我们对性腺发育的理解，并为研究和繁殖提供另一种配子来源。

原文检索：Generation of ovarian follicles from mouse pluripotent stem cells

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