在體外，從胚胎干細(xì)胞分化而成的成熟卵細(xì)胞（圖片來源：Hayashi實(shí)驗(yàn)室）

10月17日，《Nature》期刊在線發(fā)表一篇重磅文章，揭示日本科學(xué)家成功在實(shí)驗(yàn)室利用小鼠胚胎干細(xì)胞（ESCs）和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）培育出成熟且具有生育能力的卵細(xì)胞。

這一研究為卵細(xì)胞發(fā)育研究提供了范本，且有望促進(jìn)科學(xué)家將類似的技術(shù)體系運(yùn)用在人類干細(xì)胞上。更為重要的是，這一技術(shù)獲得的卵細(xì)胞能夠用于繁殖。

小鼠卵細(xì)胞的前身是雌性原始生殖細(xì)胞（PGCs）。PGCs形成于胚胎發(fā)育的初期（約6.5天），經(jīng)過一系列分裂形成卵母細(xì)胞，并在小鼠成年后在激素的調(diào)控下生成成熟的卵細(xì)胞。一直以來，利用多能干細(xì)胞誘導(dǎo)分化出具有活性的卵細(xì)胞是發(fā)育生物學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

現(xiàn)在，基于十多年的研究背景，日本九州大學(xué)的干細(xì)胞生物學(xué)家Katsuhiko Hayashi團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，他們以多能干細(xì)胞為材料，培育出小鼠生殖細(xì)胞（卵細(xì)胞、精細(xì)胞）。

早在2012年，Hayashi團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)研發(fā)出將小鼠胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞誘導(dǎo)出原始生殖細(xì)胞的技術(shù)。但是體外培養(yǎng)5天后，研究人員需要將這些原始生殖細(xì)胞移植入成年小鼠體內(nèi)，只有這樣才能獲得卵母細(xì)胞。

2016年7月，Hayashi團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了小鼠卵巢環(huán)境的重建，為原始生殖細(xì)胞的發(fā)育提供了支持，從而生成成熟、可育的卵細(xì)胞。這意味著，他們能夠在體外完成胚胎干細(xì)胞分化、卵細(xì)胞發(fā)育整個(gè)一系列過程，共計(jì)需要約30天時(shí)間。

這一最新技術(shù)打開了胚胎干細(xì)胞（ESCs）、誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞（iPSCs）培育卵細(xì)胞的新征程。成熟卵細(xì)胞的獲得需要經(jīng)歷兩個(gè)重要的步驟：

首先，科學(xué)家們將ESCs、iPSCs誘導(dǎo)分化成不成熟的原始生殖細(xì)胞；

隨后，這些前體細(xì)胞將在體外培育至少一個(gè)月時(shí)間，期間需要提供類似卵巢環(huán)境的支持，例如發(fā)育3周內(nèi)添加雌激素抑制劑，以促進(jìn)卵母細(xì)胞在體外構(gòu)建卵泡結(jié)構(gòu)；隨后添加促卵泡激素和其他兩個(gè)因素促進(jìn)卵泡的發(fā)育。

最終，研究團(tuán)隊(duì)在體外獲得50多個(gè)成熟的卵細(xì)胞。但是這些卵細(xì)胞出現(xiàn)染色體異常的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常卵細(xì)胞異常的概率，但是幸好的是，75%的卵細(xì)胞染色體數(shù)量正常。