小鼠精原干细胞(mSSCs)体外培养体系的建立有助于揭示哺乳动物精子发生过程的机制。尽管mSSCs体外培养体系中的几个关键生长因子，如GDNF和FGF2已被认为在精原干细胞体外增殖过程中必不可少。然而，其他调节mSSCs体外增殖的因子仍有待确定。在本研究中，证明了IGF-1R信号通路通过促进细胞周期G2/M的进展从而促进mSSCs的体外增殖。IGF-1及其受体IGF-1R表达于体外培养的mSSCs，以及体外分离的Sertoli细胞和间质细胞中。我们发现无论是利用IGF-1R的特异性抑制剂PPP阻断IGF-1R信号通路，还是用siRNA干扰IGF-1R的表达，均显著抑制了mSSCs的增殖。阻断IGF-1R信号通路导致mSSCs细胞分裂的减少和细胞凋亡的增加，并且影响了mSSCs的干细胞活性。另外阻断IGF-1R信号通路将导致mSSCs阻滞在细胞周期G2/M期。与此不同的是，无论是撤除GDNF还是阻断FGF2信号通路都将导致细胞阻滞在G1期。与此同时利用胸苷(Thymidine)将mSSCs同步化于G1/S交界处，再用不同生长因子刺激mSSCs进入细胞周期，结果也证实了GDNF和FGF2主要促进细胞进入S期，而IGF-1能在GDNF、FGF2促进进入S期的基础上促进细胞进入G2/M期。此外IGF-1和胰岛素(insulin)都能激活AKT而非ERK1/2的磷酸化，但过量的insulin却并不能逆转阻断IGF-1R信号所造成的表型。这些结果表明，IGF-1R信号促进mSSCs体外增殖的机制不同于GDNF、FGF2、insulin信号通路，这将有助于未来进一步建立一个化学成分明确的mSSCs体外培养系统。　　尽管体内的研究结果显示体细胞产生的视黄酸(Retinoic Acid，RA)信号通路能诱导生殖细胞减数分裂的起始，但在体外能否实现精原干细胞向下分化并启动减数分裂，以及还有哪些关键因素调控这一过程仍不是很清楚。本研究中，我们利用mSSCs的体外培养系统发现体外仅添加RA就能诱导精原干细胞向下分化并启动减数分裂发育至偶线期精母细胞，这一过程的完成并不依赖于支持细胞Sertoli细胞的参与。RNA测序结果显示RA信号主要通过下调mSSCs自我更新的基因，以及上调分化的基因来促进精原干细胞分化并启动减数分裂。此外，RA也调节了参与自身信号代谢的基因，这暗示着RA可能通过正反馈和/或负反馈作用方式调节自身信号通路。转录组测序的结果向我们揭示了RA信号通路可能通过一个较大的基因调控网络，在多个节点上诱导mSSCs减数分裂的起始。此外，我们还发现RA与新生小鼠Sertoli细胞的组合能显著提高诱导mSSCs减数分裂起始的效率，而青春期、成年小鼠Sertoli细胞却不能更为有效地诱导减数分裂起始。这说明不同发育阶段的Sertoli细胞可能处于不同的时相，并行使不同的功能。另外干扰RA信号的靶基因Stra8抑制了mSSCs的增殖并阻断RA诱导mSSCs进入减数分裂。这是第一次在体外实现了精原干细胞向减数分裂的诱导，并进一步揭示了减数分裂起始的分子机制，为未来临床治疗男性不育提供基础。