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近年来,在世界范围内,男性精子的数量和质量呈下降趋势,男性不育症的发病率在逐年上升,其中约50%是由于生精障碍所致。干细胞具有自我更新能力和多向分化潜能,是生命科学领域的研究热点之一。自2006年,来源于体细胞的诱导多能干细胞(inducedpluripotentstemcells,iPS细胞)诞生以来,由于iPS细胞具有与胚胎干细胞(embryonicstemcells,ES细胞)相似的特性,且来源广泛、取材方便,可以获得疾病或患者特异性的iPS细胞,且不涉及免疫排斥、医学伦理学等问题,具有ES细胞所不能比拟的优势,因而受到了广泛关注。目前,ES细胞向生殖细胞分化的研究已经取得了一定的成果,而iPS细胞定向诱导分化的研究较少。在本研究中,我们通过体内、体外两种途径诱导iPS细胞分化,探讨其向生殖细胞分化的潜能,希望为研究生殖细胞的发育提供实验依据,为研究不育症的发病机制及细胞替代性治疗提供新思路。 在体实验中,我们先后将新生小鼠睾丸组织、睾丸细胞移植至裸鼠背部皮下组织,发现睾丸组织可在异位完成精子发生过程,移植的睾丸细胞可定植、聚集,形成管状结构,观察到了精原细胞在管中的迁移和增殖,新生小鼠睾丸细胞在皮下重构形成了生精小管样结构,从而说明裸鼠皮下组织可以提供精子发生的微环境。在此基础上,我们将小鼠EGPF-iPS4.1细胞与新生小鼠睾丸细胞共同移植至裸鼠皮下,探讨iPS细胞向生殖细胞的分化潜能。在移植物中可以检测到EGFP-iPS4.1来源的、表达生殖细胞特异性标志物的细胞,表明iPS细胞可在此微环境下向生殖细胞分化。 在体外培养体系中,我们在形成类胚体(EB)的基础上,以维甲酸(RA)等作为诱导分化因子,通过形态学观察、RT-PCR、流式细胞分析术、免疫荧光等检测方法研究EGFP-iPS4.1细胞在体外向生殖细胞分化的潜能。RT-PCR结果显示,iPS细胞在形成EB的过程中表达一系列雄性生殖系的标志性基因。流式细胞分析术的结果显示,在EB中存在SSEA-1+/integrin-β3+的一类细胞,可认为是原始生殖细胞。我们将这一类细胞在含有RA的条件培养基中培养,逐渐有细胞克隆形成,并可扩增传代。此类细胞克隆呈碱性磷酸酶阳性,表达干细胞多能性标志蛋白Oct4和生殖细胞特异性标志蛋白MVH,说明其为生殖干细胞。综上,我们的研究表明,EGFP-iPS4.1细胞具有与ES细胞相似的特性,可以在体内、体外诱导条件下向生殖细胞分化。