不孕有救了!《Nature》重量級研究:調整8個基因就把幹細胞變成「可受精細胞」

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近日,一支來自日本的科研團隊在《Nature》期刊上發表論文—僅僅在小鼠幹細胞中,增強8個基因的表達,就可以將幹細胞轉變為「類卵母細胞」。這些細胞可以受精,並分裂成胚胎。

卵母細胞可以被視作是卵子的前身,隨著在體內逐漸成熟,卵母細胞在經歷多個階段的發育後,會形成最終能受精的卵子。卵母細胞的發育對於生命的誕生具有舉足輕重的作用,然而科學家們對它的了解卻知之又少。

改變幹細胞中的8個轉錄因子,即可成為「類卵母細胞」

為了探尋卵母細胞發育背後的秘密,科學家們做了初步的表達分析,發現27個可能參與其中的轉錄因子。隨後,他們在胚胎幹細胞中一個個使這些轉錄因子失去活性,觀察是否會影響相應的發育過程。結果表明,其中8個轉錄因子是關鍵,缺一不可。

如果促進這些轉錄因子表達,能否也促進幹細胞變成卵母細胞呢?研究人員們在小鼠的多能幹細胞中過表達這些轉錄因子,發現果然可以誘導這些幹細胞產生「類卵母細胞」。

「僅僅引入一些轉錄因子,看到這些小鼠幹細胞那麼快、那麼簡單就能變成卵母細胞的形態,最初我是完全不信的,」本研究第一作者浜崎伸彥(Nobuhiko Hamazaki)博士說道,「但重複實驗表明這是真的。發現僅需要8個轉錄因子,就能帶來如此大的變化,令人震驚。」

陽明大學生化所博士張薏雯介紹,這項研究是由日本理化學研究所(RIKEN)的研究人員們展開的合作,科學家們確認無論是小鼠的胚胎幹細胞,還是誘導的多能幹細胞,都可以用這種方法誘導產生「類卵母細胞」。

「事實上,在某些實驗裡,最少只需要4個轉錄因子就可以促進這一過程的發生,但實驗的可重複性較差。」張薏雯指出,若是確保8個轉錄因子參與,

照片檔 ID:964934288
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幹細胞成為生殖醫學重要工具

值得一提的是,當這些「類卵母細胞」在體外與正常情況下卵母細胞周圍的細胞一同培育時,它們可以發育成結構上類似成熟卵細胞的細胞。但這一過程沒有發生減數分裂,因此染色體的數目與正常卵子並不一致。

張薏雯指出,儘管如此,科學家們發現這些成熟的「類卵母細胞」在體外與野生型精子結合後,可以受精,並發育至8細胞的階段。超過這一時間點後,發育就會受到影響。

張薏雯表示,該研究不但加深了我們對卵子發育的理解,也將為生殖醫學帶來重要工具。「卵母細胞的細胞質對於生殖生物學和醫學而言是寶貴的資源,這一工具能帶來大量卵母細胞的細胞質,而無需侵入性措施的創新方法。」浜崎伸彥博士補充道。

參考資料:Reconstitution of the oocyte transcriptional network with transcription factors

文/林以璿 圖/林以璿

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