干细胞是如何跟具需要分化

干细胞是如何跟具需要分化
干细胞是如何跟具需要分化

干细胞是如何跟具需要分化
骨髓干细胞可分化为精原干细胞
最近有研究显示,在组织中和体外培养中,体干细胞的潜力均超出人们的想象.骨髓干细胞可以分化成多种细胞,培养成多种组织和器官,例如来自中胚层的肌肉、来自内胚层的肺和肝脏、来自外胚层的脑和皮肤等.近日,英国纽卡斯尔大学的Nayernia等成功用男性骨髓干细胞在体外培养出了精原干细胞(spermatogonial stem cell),该成果于日前发表于Reproduction:Gamete Biology.精原干细胞可在一定条件下分化成精原细胞,进而形成有功能的精子.因此,该成果可能成为治疗男性不育的新方法,但利用干细胞也势必引起伦理和法律方面的争议.
用小鼠干细胞培育出精子
在人体试验之前,该组研究人员已经在小鼠中进行过类似的实验,并取得了令人瞩目的成果.他们曾先后用胚胎干细胞和骨髓干细胞培育出精原细胞,但只有胚胎干细胞来源的精原干细胞可以进一步分裂产生有活性的精子(Dev Cell 2006,11:125和Lab Invest 2006,86:654).
实验结果表明,胚胎干细胞来源的精原干细胞可以进行减数分裂,在体外条件下形成有功能的小鼠单倍体配子.研究人员通过卵细胞浆内注射技术将该配子注射入小鼠卵母细胞,并将这个含2个细胞的胚胎转移入输卵管.研究人员进行了210次注射,最后成功产下7只成活后代.在这7只小鼠中,有6只发育成成年小鼠,但这些小鼠的健康状况均不理想,在出生后5个月时全部死亡.
用人体干细胞培育出精原干细胞
该项在德国G?觟ttingen大学进行的试验收集了男性志愿者的骨髓样本,研究人员从中分离出间充质干细胞(这些细胞可以分化为支持细胞,以前曾经分化并形成肌肉组织),并在试验室培养.研究人员用维生素A诱导这些细胞分化,并通过逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和免疫组化分析证实,这些分化的细胞表达了生殖细胞中特有的和男性生殖细胞中特有的标志物(见右图示),意味着这些生殖细胞进一步分裂形成了男性生殖细胞发育早期的精原干细胞.
在大多数男性体内,精原干细胞可分化为精原细胞,再经过减数分裂可以形成成熟的、有功能的精子.但是在该试验中,精原干细胞在体外未能进一步分化和分裂.
研究带头人Nayernia教授表示,受此前小鼠实验的启发,他们会在英格兰东北部干细胞研究所(NESCI)进行进一步的研究,包括诱导精原干细胞分化,并进一步分裂生成精原细胞,最终成为有活性的精子.他预计这大概需要3~5年的时间.他认为,进一步研究的首要目的是找出这些精原干细胞不能进行减数分裂的原因.Nayernia教授推测可能的原因是缺少Sertoli细胞,因为精原干细胞进行分化并进一步进行减数分裂需要睾丸中Sertoli细胞的支持.他说,如果能从骨髓干细胞中培育出Sertoli细胞将可以解决这个问题.他希望将来的研究成果可造福很多因为癌症接受化疗的年轻男性.
该成果应用于新疗法尚需时日
学术界对这项研究成果反响强烈,认为找到了治疗不育的新方法,但很多专家学者对此持审慎态度.英国伦敦皇后玛丽医学和牙医学院的Alison教授说,该研究得出的精原干细胞还不能产生有活性的精子,因此还不能确定其是否有作用,即能否使卵细胞受精,所以现在说“这将成为治疗不育的新方法”为时尚早.英国Sheffield大学干细胞生物学中心的Moore教授认为,这样的实验重复性不好,对操作者的要求很高.干细胞的损伤将直接导致精子或卵子的损伤,从而导致永久的基因改变甚至是难以修复的遗传缺陷.因此就目前的技术水平来看,这个方法将很难普及为治疗方法.
进一步研究将引起法律伦理问题
Nayernia教授表示,在科学上,让那些精原细胞进行减数分裂生成精子是可行的.但进一步的研究需要确定这些精子是否具有活性,这将不可避免地引起法律和伦理方面的问题.
英国政府公布的白皮书中说,政府将禁止在人工辅助生殖治疗中应用非自然产生的配子(精子或卵子),即实际治疗中,医师只能应用起源于睾丸或卵巢的配子.白皮书还认为,使用人工配子将带来激烈的伦理学争议,比如两个女性也可以产下自己的后代等.
NESCI法律顾问Bell认为,白皮书的措辞并不清晰,可以理解为仅仅在人工生殖治疗中不能应用人工配子.但这个研究的成果将帮助接受化疗的年轻男性储存其生殖能力,而不是用于人工生殖治疗.
对此,英国政府禁令的限制程度究竟如何目前尚不清楚.是现在就禁止在实验室中人工制造配子,或是将来会禁止在实验室中人工制造配子,或是仅仅禁止将这些配子用于治疗不育,都没有具体的规定来说明.