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日本團(tuán)隊(duì):僅激活8個(gè)基因,小鼠干細(xì)胞直接轉(zhuǎn)為可受精細(xì)胞
只要激活8個(gè)基因來(lái)產(chǎn)生基因控制蛋白,就足以將小鼠干細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為類卵細(xì)胞,這些細(xì)胞成熟后甚至可以像卵細(xì)胞一樣受精。
頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)最新發(fā)表的一項(xiàng)研究中,來(lái)自日本九州大學(xué)、日本理化學(xué)研究所(RIKEN)等團(tuán)隊(duì)的研究人員報(bào)告了以上發(fā)現(xiàn)。
研究團(tuán)隊(duì)稱,這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步加深了我們對(duì)卵子發(fā)育的理解,還可能對(duì)生殖醫(yī)學(xué)產(chǎn)生影響。

卵母細(xì)胞儲(chǔ)存在體內(nèi),在經(jīng)歷多個(gè)階段發(fā)育成卵子后,即意味著已經(jīng)做好受精的準(zhǔn)備,這通常被認(rèn)為創(chuàng)造新生命的第一步。毫無(wú)疑問(wèn),卵母細(xì)胞是非常獨(dú)特的,它們有能力產(chǎn)生出創(chuàng)造一個(gè)個(gè)體所需的200多種高度分化的細(xì)胞。
科學(xué)家們提到,卵母細(xì)胞和它們的細(xì)胞質(zhì)均是不同尋常的。生命科學(xué)史上科學(xué)家認(rèn)為操縱它們的一個(gè)典型例子就是體細(xì)胞克隆,將體細(xì)胞的細(xì)胞核注入去除遺傳物質(zhì)的卵子(這一過(guò)程被稱為體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移(SCNT)),通過(guò)人工方法激活后再移植到代孕母體,就可以產(chǎn)生一個(gè)新的生命,著名的“多莉”羊就是這樣誕生。
因此,研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,對(duì)卵母細(xì)胞及其發(fā)育的基本了解對(duì)推進(jìn)生殖醫(yī)學(xué)和更好地掌握生命如何繁殖都很重要,但參與調(diào)控卵母細(xì)胞發(fā)育這一過(guò)程的基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)目前尚不清楚。
九州大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授Katsuhiko Hayashi及其同事利用小鼠的胚胎干細(xì)胞,確定了觸發(fā)卵母細(xì)胞生長(zhǎng)所需的8個(gè)轉(zhuǎn)錄因子(調(diào)節(jié)基因表達(dá)的蛋白質(zhì))。然后他們誘導(dǎo)這8個(gè)轉(zhuǎn)錄因子在小鼠多能干細(xì)胞中表達(dá),測(cè)試它們是否足以驅(qū)動(dòng)卵母細(xì)胞生長(zhǎng)。
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),這導(dǎo)致了類卵細(xì)胞的產(chǎn)生,他們將其命名為“直接誘導(dǎo)的卵母細(xì)胞樣細(xì)胞(directly induced oocyte-like cells)”。
“在引入少數(shù)幾個(gè)因子,我們就看到小鼠干細(xì)胞那么快速而簡(jiǎn)單地形成了卵母細(xì)胞的形態(tài),我最初是完全不相信的,但重復(fù)實(shí)驗(yàn)證明它是真的?!痹诰胖荽髮W(xué)官網(wǎng)針對(duì)該研究的一份新聞稿中,研究論文的第一作者、九州大學(xué)助理教授Nobuhiko Hamazaki表示,“發(fā)現(xiàn)8個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可以導(dǎo)致如此大的變化是相當(dāng)驚人的?!?/p>
九州大學(xué)的團(tuán)隊(duì)和日本理化學(xué)研究所(RIKEN)的研究人員合作后發(fā)現(xiàn),無(wú)論是小鼠胚胎干細(xì)胞,還是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS),都可以用他們的方法轉(zhuǎn)化成類卵母細(xì)胞。他們還發(fā)現(xiàn),在某些情況下僅僅4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子就能完成這一過(guò)程,但試驗(yàn)可重復(fù)性下降。
Hayashi說(shuō),“干細(xì)胞可以直接轉(zhuǎn)化成類卵細(xì)胞,而不需要遵循自然發(fā)生的相同步驟,這是非常了不起的?!?/p>
研究還顯示,當(dāng)這項(xiàng)工作中獲得的類卵母細(xì)胞在體外與正常情況下卵母細(xì)胞周圍的其他細(xì)胞一起培養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí),類卵母細(xì)胞會(huì)發(fā)育成結(jié)構(gòu)上與成熟卵細(xì)胞相似的細(xì)胞,但它們沒(méi)有發(fā)生減數(shù)分裂,因此染色體的數(shù)目與正常卵子異常。
盡管出現(xiàn)上述情況,但研究仍然發(fā)現(xiàn),成熟的類卵母細(xì)胞可以在體外受精,并表現(xiàn)出早期發(fā)育,有些甚至發(fā)展到8細(xì)胞階段。然而,超過(guò)這一時(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步發(fā)育就會(huì)受到影響。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看盡管類卵母細(xì)胞的細(xì)胞核可能不可用,但這些累卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)將大有可為,如生殖生物學(xué)研究和線粒體替代療法等治療?!皝?lái)自卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)在生殖生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中是一種無(wú)價(jià)的資源,這種方法可以提供一種新的工具,無(wú)需任何侵入性過(guò)程就可以大量產(chǎn)生卵母細(xì)胞?!?/p>
Hayashi評(píng)價(jià)道,“雖然這個(gè)過(guò)程對(duì)人類來(lái)說(shuō)可能仍然要復(fù)雜得多,但這些在老鼠身上的初步結(jié)果非常有希望。”





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