《自然》重磅：人造「卵細胞」，從未如此簡單！日本科學家發現，只需8個基因就可以把幹細胞變成能受精的細胞丨科學大發現

2020-12-25 奇點網

破解從受精卵到完整人形的奇妙過程，一直是無數科學家努力的方向。了解生命奧秘，治療不孕不育，都得用上解謎過程中獲得的知識，比如近些年來的「人造精子」、「孤雌/孤雄生殖」等等[1-2]。

而近期在《自然》上，日本九州大學的科學家們，又把「人造卵細胞」的課題向前推進了一步：對卵母細胞基因調控網絡進行的研究發現，只需要激活8個關鍵的轉錄因子，就能使小鼠幹細胞轉化為卵母細胞樣細胞！

這些卵母細胞樣細胞雖然還不能進行卵子形成過程中必要的減數分裂，但已經具備受精、分裂和發育到8細胞階段的能力[3]。對於了解仍然神秘的卵母細胞，乃至今後「人造卵細胞」的目標，本次發現都有著重要的意義。

首先介紹點背景知識好啦：卵母細胞是女性原始生殖細胞轉化到成熟卵子中，必須經過的一個重要步驟，初級卵母細胞在胚胎早期就完成增殖和發育，但真正完全成熟要到女性青春期之後，也就是每月排出的卵子了。

圖簡陋了點兒

（圖片來源：維基百科）

而「卵子」這個稱呼，其實指的是輸卵管中處於第二次減數分裂中期的次級卵母細胞（第二次分裂在受精後完成）。但對於卵母細胞到卵子過程中的體積增大、減數分裂如何受基因調控，過往科學界還知之甚少。

卵母細胞的液狀細胞質，同樣是生殖醫學的寶貴資源，比如「多利羊」的誕生，就使用了去核卵母細胞+移植的體細胞核。但不管是科研使用還是治療消耗，靠「捐卵」可完全不夠用的，如果能通過實驗室培養就再好不過了。

在本次研究中，九州大學團隊首先將小鼠胚胎幹細胞誘導分化為原始生殖細胞（PGC）樣細胞，然後讓這些細胞重現小鼠胚胎發育期中的生殖細胞分化，也就是卵子發生（Oogenesis）的過程，記錄過程中的轉錄因子表達動態改變。

初步找到27個可能與原始卵泡向初級卵泡轉變過程（PPT）有關的轉錄因子後，研究團隊又採用逐個敲除的方式，最終篩選出了8個最為關鍵的基因，包括Figla, Sohlh1, Lhx8, Nobox, Stat3, Tbpl2, Dynll1和Sub1，將它們合稱為PPT8。

如果敲除掉這8個基因，那麼卵母細胞就會停滯在PPT過程前後，無法繼續原有的發育進程，而且這些基因還會相互影響表達。而單獨讓這8個基因過表達，並加入Shield1配體增強穩定性，就能誘導小鼠胚胎幹細胞轉變為卵母細胞樣細胞。

這8個基因還能形成調控網絡，就像寢室群……

用論文第一作者浜崎伸彥的話說，「我一開始都不敢相信，只導入這麼幾個轉錄因子，就能讓小鼠胚胎幹細胞這麼快地發生變化，這確實很驚人」。研究團隊將這些誘導產生的細胞，命名為「直接誘導的卵母細胞樣細胞」（DIOLs）。

DIOLs雖然沒有經歷減數分裂，染色體數量是正常卵母細胞的一倍，但在與卵巢內體細胞共同培養時，能夠形成次級卵泡結構，且DIOLs仍然具備受精和分裂的能力，少數細胞能夠在受精後發育到4細胞、8細胞階段。

所謂4細胞、8細胞階段，指的是受精卵初始分裂和發育中的細胞數

雖然研究還沒能完整藉助PPT8，完整重現卵子發生的全過程，這些DIOLs可能也無法長期使用，但能夠用這種方法獲取卵母細胞質，用於線粒體替代療法，從而讓一些遺傳病不再遺傳，就是非常不錯的進展了。

研究的通訊作者，九州大學教授林克彥表示，「卵母細胞仍然是最神秘的細胞類型之一，我們相信這項技術可以加速卵母細胞的基礎生物學研究，雖然人類的相關生理過程比小鼠更複雜，但初步結果已經讓人振奮了。」

實驗室裡多一點進步，生殖醫學中心也許就能多給許多人帶來希望。什麼，有人問這對同性產子會不會有影響？奇點糕沒看過那種文章，不知道是說什麼

參考文獻：

1.Zhou Q, Wang M, Yuan Y, et al. Complete meiosis from embryonic stem cell-derived germ cells in vitro[J]. Cell Stem Cell, 2016, 18(3): 330-340.

2.Li Z K, Wang L Y, Wang L B, et al. Generation of bimaternal and bipaternal mice from hypomethylated haploid ESCs with imprinting region deletions[J]. Cell Stem Cell, 2018, 23(5): 665-676. e4.

3.Hamazaki N, Kyogoku H, Araki H, et al. Reconstitution of the oocyte transcriptional network with transcription factors[J]. Nature, 2020.

頭圖來源：Pixabay

本文作者 | 譚碩

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