不孕不育压力大？人造卵母细胞成现实科学家要用8个转录因子帮“造娃”

资讯前瞻网 2020-12-18 10:27

生活压力、环境刺激、意外……全球来看，各种各样的因素导致了不孕不育率的提升，许多原本想要生育的夫妻更是因此备受困扰。

但最新的一项研究或将成为他们的新希望。科学家们表示，识别出引起卵母细胞生长的转录因子，将有助于生殖生物学研究，并可能帮助女性解决生育问题。

日前，一项研究迎来重磅突破：由八种蛋白质组成的核心组，可以在实验室中将小鼠多能干细胞转，化为看起来很像未成熟卵细胞的细胞——称为卵母细胞（oocytes）。

研究人员于当地时间12月16日在《自然》（Nature）杂志上报道称，卵形细胞不能进行减数分裂，不能将染色体总数减半，但它们可以通过精子受精，然后分裂，直到达到胚胎发育的8个细胞阶段。

“这表明你可以直接从干细胞转化为卵母细胞。我认为这是令人兴奋的，”伦敦帝国学院的发展表观遗传学家Petra Hajkova表示——她没有参与这项研究。她指出，这项工作将帮助研究人员探索卵母细胞发育的基本生物学。该研究的共同作者、日本九州大学（Kyushu University）的Hamazaki Nobuhiko说，在未来，这项研究可以帮助克隆濒危动物，或帮助患有线粒体疾病的妇女生育健康的孩子。

Hamazaki说，卵母细胞是人体中一种罕见的细胞类型，人们对它们知之甚少，这正是促使他和他的同事们探索它们如何发育的原因。

过去的研究，已经证明和记录了基因表达的变化，是如何对从早期生殖细胞(原始生殖细胞)到卵母细胞的转变产生关键影响的。Hamazaki和他的同事们在此基础上又进行了一项基因表达分析，确定了27个在基因转化过程中起作用的候选转录因子（ESCs）。

为了测试每个转录因子的功能，研究小组使用了多能性胚胎干细胞(ESCs)，逐个敲除或灭活编码转录因子的基因。

Hamazaki说:“制造被敲除的ESC，比制造被敲除的小鼠相对容易，尽管制造27个被敲除的ESC仍是一项艰苦的工作。”

实验发现了8个对卵母细胞发育至关重要的转录因子：NOBOX、FIGLA、TBPL2、SOHLH1、STAT3、DYNLL1、SUB1和LHX8。研究小组随后培养了另一组胚胎干细胞，并过度表达产生这些转录因子的基因，使这些细胞进入类似卵细胞的状态。

“人们认为卵母细胞由生殖细胞发育而来，但我们可以从非生殖细胞生成卵母细胞，”他解释说。“一开始，我很惊讶，我不敢相信我的结果，所以我一次又一次地重复了实验，当我得到相同的结果时，我终于被说服了。”

在进一步的实验中，卵形细胞没有继续分裂成带有半组染色体的子细胞，这将使它们能够繁殖。但研究人员写道，当研究小组将野生型小鼠精子引入培养液时，卵母细胞在失去活力之前确实分裂成8个细胞，可能是因为这些细胞有太多的染色体。

加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的细胞生物学家理查德·舒尔茨(Richard Schultz)没有参与这项研究，他说，识别一组核心转录因子的工作令人印象深刻，这些转录因子可以使胚胎干细胞进入一种看起来像卵母细胞的状态。

但是卵形细胞不进行减数分裂，所以它们没能发挥功能。也就是说，超过这一阶段的进一步发育会受到影响。“这是一个很大的进步，但只有95%成功了。我们还没有得到百分之百的结果”来理解生殖系卵子细胞进一步成熟演化为卵母细胞，以及之后一半染色体变为活卵子背后的必要因素。

尽管没有找到减数分裂的途径，这项工作“使我们能够产生大量的卵母细胞”。我们相信这项技术可以加速卵母细胞的基础生物学研究，卵母细胞仍然是最神秘的细胞类型之一。”Hamazaki称。

卵母细胞是非常独特的，因为它们有能力产生出创造一个个体所需的200多种高度分化的细胞，而这种能力的关键是充满细胞内液体状细胞质中的复杂物质混合物。

卵母细胞和它们的细胞质是如此不同寻常，以至于用体细胞的细胞核取代卵母细胞含DNA的细胞核，就有可能“造出”一个新的生命。