2020年12月8日訊/
生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國德克薩斯大學西南醫學中心、加州大學戴維斯分校、中國五邑大學、江門大健康國際創新研究院、深圳華大基因研究院和中山大學附屬第一醫院等研究機構的研究人員從多種物種中獲得一種新的「中間（intermediate）」胚胎
幹細胞類型，它可以在培養皿中產生嵌合體，並產生精子和卵子的前體細胞。這一發現可能會在基礎生物學、
再生醫學和生殖技術方面帶來一系列進展。相關研究結果於2020年12月2日在線發表在Cell Stem Cell期刊上，論文標題為「Derivation of Intermediate Pluripotent Stem Cells Amenable to Primordial Germ Cell Specification」。
圖片來自Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.11.003。
論文通訊作者、德克薩斯大學西南醫學中心分子生物學助理教授Jun Wu博士解釋說， 早期胚胎中的細胞具有一系列不同的多能性程序，所有這些程序讓這些細胞在體內產生各種組織類型。以前的大量研究集中在開發和表徵「初始（naïve）」胚胎
幹細胞（小鼠受精後四天的胚胎
幹細胞）和 「活化的（primed）」上胚層
幹細胞（小鼠受精後七天左右，胚胎植入子宮後不久）。
然而，Wu說，在獲得和表徵存在於這兩個階段之間的多能性
幹細胞（pluripotent stem cell, PSC）方面進展甚微，這主要是因為科學家們在過去一直未能維持PSC細胞在這一中間狀態。這種狀態下的PSC細胞被認為具有獨特的特性：能夠導致種內嵌合體（包含來自同一物種不同個體的細胞混合的生物體）或種間嵌合體（包含來自不同物種的細胞混合的生物體）產生，並且能夠在體外培養中分化成原始生殖細胞，即精子和卵子的前體細胞。
在這項研究中，這些研究人員成功地構建出來自小鼠、馬和人類的中間PSC，他們將其命名為「XPSC」。
Wu表示，這些結果最終可能會在
基礎研究和應用研究方面帶來一系列進展。例如，觀察來自不同物種和物種間嵌合體的XPSC中的基因活性，可能幫助人們了解哪些信號在進化中是保守的。研究嵌合體中細胞之間的通信，可能有助於科學家們確定可用於加快利用
幹細胞產生的用於移植的組織和器官的策略。利用源自嵌合體的原始生殖細胞製造精子和卵子，可能有助於保護瀕危動物物種和推進不孕不育治療。
Wu說，「這些XPSC具有巨大的潛力。我們的研究有助於打開每一種可能性的大門。」Wu指出，開發XPSC提出了一個特殊的挑戰，這是因為讓初始PSC保持穩定狀態的條件與讓活化PSC保持穩定的條件完全相反。初始PSC的培養條件必須激活WNT細胞信號通路，並抑制FGF和TGF-ß通路，而維持活化PSC的條件則必須抑制WNT，並激活FGF和TGF-ß。
針對產生XPSC的優選環境，Wu和他的同事們將來自小鼠早期胚胎的細胞放入含有激活這三種途徑的化學物和生長因子的培養物中。這些實驗室生長的細胞在體外培養時非常穩定，能夠在大約兩年的時間內增殖而不需要進一步發育。
進一步的實驗表明，這些細胞達到了科學家們長期以來努力追求的導致嵌合體產生並直接分化為原始生殖細胞的期望。Wu和他的同事們通過將來自不同毛色小鼠的細胞注入小鼠早期胚胎，使得小鼠的種內嵌合體產生。他們還通過用螢光蛋白標記XPSC，然後在所產生的後代體內識別它們，就可以追蹤它們作出的貢獻。
Wu的團隊將馬XPSC注射到小鼠早期胚胎中，並讓這些胚胎在小鼠體內發育數天，從而製造出種間嵌合體。令人驚訝的是，雖然馬的妊娠期比較長--將近一年，但是這些研究人員發現，這些外來細胞對小鼠器官發育起到了促進作用，這表明小鼠細胞的信號決定了器官發育的時間表。
與來自其他物種的XPSC一樣，如果培養條件允許，人XPSC可以分化成多種組織，也可以在培養皿中直接形成原始生殖細胞。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Leqian Yu et al. Derivation of Intermediate Pluripotent Stem Cells Amenable to Primordial Germ Cell Specification. Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.11.003.