Nature:打破自然规律!仅需8个转录因子,干细胞“变身”可受精“卵母细胞”

2020-12-28 探索菌 生物探索

40多年前,世界首例试管婴儿的诞生打破了人类自然孕育生命的历史,为不孕不育患者带来了生育的希望。这之后,辅助生殖技术持续发展,成为越来越多人延续后代和提高生育文明的重要手段。

让不可能变为可能,击破一个个“天命”,似乎是科学家们一直以来乐此不疲、致力追求的目标。

40多年前,世界首例试管婴儿的诞生打破了人类自然孕育生命的历史,为不孕不育患者带来了生育的希望。这之后,辅助生殖技术持续发展,成为越来越多人延续后代和提高生育文明的重要手段。然而,这种技术需要参与者提供健康的精子、卵子,如何精益求精、为不孕不育患者带来更好的解决方案成为科学家们努力的方向。

《Nature》发布了一篇题为“Reconstitution of the oocyte transcriptional network with transcription factors”的报告,为不孕不育患者打破难以生育的“魔咒”带来了全新的希望。

日本九州大学的研究人员通过分析小鼠卵母细胞的发育,揭开了调控卵母细胞生长的基因网络的神秘一角,确定了8个足以触发卵母细胞生长的转录因子。这些转录因子可直接将多能干细胞转化为卵母细胞样细胞,并且转化后的细胞能够像卵母细胞一样受精和分裂。

卵母细胞是女性体内特有的生殖细胞,它的成熟是孕育生命过程的第一步。这种特殊的生殖细胞的细胞质内含有多种混合物质,能够产生200多种人类发育所必须的高分化细胞。

为了了解影响卵母细胞生长的因素,研究人员建立了一个培养系统,利用胚胎干细胞(ES)再现了雌性小鼠生殖细胞的分化,并通过RNA测序(RNA-seq)分析绘制了雌性生殖细胞的发育轨迹,发现有27个转录因子可能与卵母发育过程相关。

其中,仅Lhx8、Sohlh1、Nobox、Tbpl2、Stat3、DYNL1、Sub1以及Figla这8个转录因子是关键因子并且相互影响。其中,Lhx8、Sohlh1、Nobox、Tbpl2形成了一个核心调控网络,而Stat3、DYNL1、Sub1、Figla则紧密相连。

8个转录因子是影响卵母细胞生长的关键因素

于是,研究人员进一步分析了这8个转录因子是否能够诱导小鼠多能干细胞转变为卵母细胞。结果令人惊讶,这些转录因子促成了类卵细胞的产生。研究人员将这些细胞命名为“直接诱导的卵母细胞样细胞”(directly induced oocyte-like cells,DIOLs),尽管这些细胞没有进行减数分裂,但是却能够受精,并能分裂到胚胎发育的8细胞阶段,在这之后发育就会受到影响。

DIOLs能够受精并发育至8细胞阶段

九州大学医学部教授Katsuhiko Hayashi说:“来自卵母细胞的细胞质是生殖生物学和医学中的宝贵资源。我们的研究提供了一种无需侵入人体便能得到大量卵细胞的新颖手段,干细胞可以直接转换为卵母细胞样的细胞,而无需遵循自然发生的相同步骤顺序。尽管这一技术应用在人类身上尚且为时过早,但是小鼠实验已经让我们看到了苗头。”

事实上,步入21世纪以来,科学家们已经在辅助生殖领域取得了一系列重大突破。早在2003年,Hans R. Scholer在《Science》发表了一项开创性的研究报告,提出小鼠胚胎干细胞(ESC)可体外经诱导分化产生卵子样细胞,在学术界引起了一阵轰动。

2016年,中国科学家首次实现小鼠胚胎干细胞体外分化并获得具有功能的精子(样)细胞,同时借助辅助生殖手段使之孕育出健康的小鼠后代,为无精子症男性生育后代带来希望。相关报告发表在干细胞权威杂志《Cell Stem Cell》上。

随着研究的持续推进,“人造卵子”、“人造精子”等技术的不断成熟,未来难以生育的人们将面临更多的治疗选择。或许有朝一日,男性和女性独自孕育后代也将成为现实。

原始出处:

Nobuhiko Hamazaki, Hirohisa Kyogoku, Hiromitsu Araki, et al.Reconstitution of the oocyte transcriptional network with transcription factors.Nature. 2020 Dec 16. doi: 10.1038/s41586-020-3027-9.

版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言
评论区 (6)
#插入话题
  1. 2021-01-17 ms8000001847665626

    进步

    0

  2. 2020-12-30 124764c3m24(暂无昵称)

    哇塞

    0

  3. 2020-12-29 KID123

    学习可

    0

  4. 2020-12-29 phoebeyan520

    学习了

    0

  5. 2020-12-29 rayms

    “人造卵子”、“人造精子”等技术的不断成熟,未来难以生育的人们将面临更多的治疗选择。#生育#

    0

相关资讯

Blood:遗传-转录组学分析明确关键转录因子是人红白血病的驱动因素

急性红细胞白血病(AML-M6或AEL) 是一种罕见的侵袭性血液恶性肿瘤。既往研究表明,AEL白血病细胞通常携带已知的AML相关癌基因的复杂核型和突变。

J Dent Res:Mdm2通过泛素化Dlx3和p53促进牙乳头细胞成牙本质细胞样分化

牙本质是牙齿的重要结构成分。成牙本质细胞分化是保证正常牙本质形成的必不可少的生物学过程,该过程由各种蛋白质精确调控。鼠双微体基因(Mdm2)是一种E3泛素连接酶,在成骨细胞和成肌细胞等不同细胞类型的分

JACC:KLF15-Wnt信号依赖的心肌重构研究

在应激状态下,心肌细胞(CM)和血管细胞(VC)胎儿重编程的结合最终导致终末期心力衰竭的机制尚不完全清楚,既往研究报道KLF15是CM肥厚的重要调节因子。本研究的目的旨在评估转录因子KLF15对心衰发展的影响。通过基因敲除小鼠模型,本研究发现Wnt信号通路在出生后的病理组织重塑中对KLF15有转录抑制作用。作者进一步揭示了由CM细胞间交互引起的血管稳态,且与KLF15的减少和Wnt的激活相关。另外

Lab Invest:视网膜相关孤核受体α(RORα)缺陷表现出睾丸形态缺陷

视网膜相关孤核受体(已报道的睾丸中转录因子)在睾丸功能中的作用仍旧不清楚。最近,有研究人员在RORα缺陷小鼠中,使用光学、电子显微镜和免疫组化染色对睾丸结构的变化进行了定性和定量分析。研究发现,变异小鼠睾丸中最为明显的变化包括生殖功能低下,间质组织体积比例和间质细胞数量明显减少,生精管直径和上皮高度显著减少,生精小管上皮空泡化,肥大细胞出现,精子出现延迟征象以及精子形态发生变化。更多的是,突变小鼠

Nature:FOX转录因子突变方式诠释前列腺癌治疗新靶点

基因突变是物种不断进化的动力泉源,与此同时基因突变也可能导致癌症。人体中基因变异的方式各有不同,如今密歇根大学罗盖尔癌症中心的研究人员发现了基因突变的三种方式。该研究结果发表在《Nature》杂志上。

Blood:转录因子IKZF5突变导致血小板减少

中心点:转录因子IKZF5突变可引发常染色体显性遗传的血小板减少症和α颗粒缺乏。虽然IKZF5在造血系细胞中表达,但IKZF5表达失调仅限于巨核细胞系。摘要:为选择遗传性血小板减少症的新发病因,研究人员对NIHR BioResource招募的13 037位个体的全基因组测序(WGS)信息进行遗传关联分析,其中包括233例孤立性血小板减少症。研究人员发现转录因子编码基因IKZF5上的稀有突变与血小板