動物所在小鼠精原幹細胞體外減數分裂研究中取得進展

2020-11-27 中國科學院

動物所在小鼠精原幹細胞體外減數分裂研究中取得進展

2016-07-05 動物研究所

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　　不育症給個人、家庭和社會帶來嚴重困擾。男性不育約佔人類不育病例的50%，由多種遺傳和表觀遺傳變異所致，主要表現為生殖細胞缺失以及減數分裂啟動、完成和單倍體發育異常。長期以來由於缺少精原細胞幹細胞的體外培養、基因修飾以及分化模型，人類對精子發生以及男性不育的機理研究進展緩慢。

　　近來，中國科學院動物研究所韓春生研究團隊成功建立了在體外將小鼠精原幹細胞誘導形成精母細胞的技術體系，發現視黃酸（RA）是這個體外系統的充分必要條件；在分化系統中添加外源RA同時進行精原幹細胞和睪丸支持細胞（Sertoli Cells）的共培養，能夠以約30%的效率獲得正在進行減數分裂的細線期和偶線期精母細胞。他們還利用RNA測序技術發現了大量受RA調控的參與幹細胞自我更新和分化的基因，並進一步利用該體外技術鑑定出了參與精原幹細胞減數分裂的新基因。這些工作為實現體外誘導二倍體精原幹細胞形成單倍體精子細胞的工作奠定了基礎，並且為研究減數分裂的分子機理提供了理想的體外模型。這一工作以Retinoic Acid Is Sufficient for the in vitro Induction of Mouse Spermatocytes 為題目於6月23日在Stem Cell Reports 雜誌線上發表。該研究得到了國家基礎研究計劃和國家自然科學基金的資助。

　　韓春生研究團隊多年來一直集中進行精子發生和減數分裂的研究，是國內第一個報導建立小鼠精原幹細胞體外長期培養、基因修飾和利用該技術體系獲得轉基因小鼠的實驗室。他們還發現了FGF2和IGF1信號通路是小鼠精原幹細胞體外增殖的必要因素；成功地將小鼠iPS細胞在體外以40%的效率誘導形成原始生殖細胞。這些成果曾發表在Cell Research （2012）22:773；Stem Cell Research （2013）12:517；Stem Cells and Development（2015）24:471 等期刊上。

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小鼠精原幹細胞（SSC）在RA和Sertoli Cell的作用下形成誘導分化型精原細胞（idSG）和

正在進行減數分裂的誘導型精母細胞（iSC）

　　不育症給個人、家庭和社會帶來嚴重困擾。男性不育約佔人類不育病例的50%，由多種遺傳和表觀遺傳變異所致，主要表現為生殖細胞缺失以及減數分裂啟動、完成和單倍體發育異常。長期以來由於缺少精原細胞幹細胞的體外培養、基因修飾以及分化模型，人類對精子發生以及男性不育的機理研究進展緩慢。
　　近來，中國科學院動物研究所韓春生研究團隊成功建立了在體外將小鼠精原幹細胞誘導形成精母細胞的技術體系，發現視黃酸（RA）是這個體外系統的充分必要條件；在分化系統中添加外源RA同時進行精原幹細胞和睪丸支持細胞（Sertoli Cells）的共培養，能夠以約30%的效率獲得正在進行減數分裂的細線期和偶線期精母細胞。他們還利用RNA測序技術發現了大量受RA調控的參與幹細胞自我更新和分化的基因，並進一步利用該體外技術鑑定出了參與精原幹細胞減數分裂的新基因。這些工作為實現體外誘導二倍體精原幹細胞形成單倍體精子細胞的工作奠定了基礎，並且為研究減數分裂的分子機理提供了理想的體外模型。這一工作以Retinoic Acid Is Sufficient for the in vitro Induction of Mouse Spermatocytes 為題目於6月23日在Stem Cell Reports 雜誌線上發表。該研究得到了國家基礎研究計劃和國家自然科學基金的資助。
　　韓春生研究團隊多年來一直集中進行精子發生和減數分裂的研究，是國內第一個報導建立小鼠精原幹細胞體外長期培養、基因修飾和利用該技術體系獲得轉基因小鼠的實驗室。他們還發現了FGF2和IGF1信號通路是小鼠精原幹細胞體外增殖的必要因素；成功地將小鼠iPS細胞在體外以40%的效率誘導形成原始生殖細胞。這些成果曾發表在Cell Research （2012）22:773；Stem Cell Research （2013）12:517；Stem Cells and Development（2015）24:471 等期刊上。
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　　小鼠精原幹細胞（SSC）在RA和Sertoli Cell的作用下形成誘導分化型精原細胞（idSG）和正在進行減數分裂的誘導型精母細胞（iSC）

列印 責任編輯：葉瑞優

相關焦點

  • 小鼠精原幹細胞體外減數分裂研究取得進展
    （SSC）在RA和Sertoli Cell的作用下形成誘導分化型精原細胞（idSG）和正在進行減數分裂的誘導型精母細胞（iSC） 不育症給個人、家庭和社會帶來嚴重困擾。男性不育約佔人類不育病例的50%，由多種遺傳和表觀遺傳變異所致，主要表現為生殖細胞缺失以及減數分裂啟動、完成和單倍體發育異常。長期以來由於缺少精原細胞幹細胞的體外培養、基因修飾以及分化模型，人類對精子發生以及男性不育的機理研究進展緩慢。
  • 動物所發現特異調控卵母細胞減數第一次分裂的細胞周期蛋白
    中國科學院動物研究所研究團隊通過CRISPR技術獲得了Cyclin B3敲除小鼠，發現Cyclin B3在雌性哺乳動物減數分裂中發揮獨特作用。進一步分析發現，Cyclin B3缺失的小鼠在超數排卵後具有正常的排卵數量，體外成熟培養過程中GVBD也未見異常，但所有卵母細胞均未排出第一極體，表明Cyclin B3缺失的卵母細胞阻滯於減數第一次分裂。
  • 研究發現特異調控卵母細胞減數第一次分裂的細胞周期蛋白
    雖然減數分裂與有絲分裂中的細胞周期蛋白的種類幾乎一致，但是減數分裂中是否存在不同的細胞周期調控機制尚不清楚。在細胞分裂期，最重要的細胞周期蛋白家族是細胞周期蛋白B家族，該家族成員主要包括Cyclin B1，Cyclin B2，Cyclin B3等。Cyclin B3是一種發現較晚的細胞周期B家族的蛋白，其在哺乳動物中的功能依舊是個未被打開的黑匣子。
  • 研究揭示RNA甲基化修飾調控哺乳動物精原幹細胞微環境維持機制
    近期，中國科學院西北高原生物研究所研究員楊其恩課題組以小鼠為模型，揭示RNA甲基化修飾調控哺乳動物精原幹細胞微環境維持的新機制。成體幹細胞命運決定受到特殊微環境調控，在大多數組織中，微環境的形成和維持機制並不明確。精原幹細胞是一類經典的成體幹細胞，是哺乳動物精子發生的基礎。精原幹細胞自我更新和分化間的精準平衡依賴於體細胞信號，尤其是支持細胞分泌的生長因子，如GDNF、FGF2和CXCL12等。精原幹細胞命運決定異常引起的生殖細胞枯竭導致不育，而生殖細胞過度增殖導致腫瘤的出現。
  • 張亮然/王順心/陳子江合作在減數分裂研究中取得新進展
    近日，山東大學高等醫學研究院張亮然教授和生殖醫學研究中心王順心教授、陳子江教授合作在減數分裂研究中取得新進展。減數分裂過程中生成的大量的程序性DNA雙鏈斷裂需要以同源染色體為模板進行修復。目前認為，同源重組修復由同源染色體間形成的重組橋介導完成，需要核心重組酶DMC1、RAD51來完成同源搜索和隨後的修復。但是關於重組橋和DMC1/RAD51-ssDNA核纖絲的形成機制仍有待深入研究。
  • 細胞的減數分裂
    減數分裂發生在生殖細胞中。減數分裂的特徵：DNA複製一次，細胞分裂二次，形成四個子細胞。子細胞的DNA是體細胞的一半。減數分裂分為4個時期：減數分裂前間期、 第一次減數分裂期 、 第二次減數分裂前間期 和 第二次減數分裂。
  • 李勁松教授:生殖幹細胞介導的基因編輯
    已有的生殖幹細胞有兩類，一是能代替精子使用的孤雄單倍體胚胎幹細胞，二是精原幹細胞。CRISPR-Cas9技術由於其簡單高效的特點很快在生命科學研究中得到了廣泛的應用。2012年，我們建立了只攜帶精子來源遺傳物質的小鼠孤雄單倍體胚胎幹細胞，並證明這一細胞能代替精子在注入卵母細胞後能支持胚胎發育產生健康的半克隆小鼠，即半克隆技術。
  • 移植精原幹細胞可恢復絕育的雄性動物產生精子的能力
    ）說，「這是一篇非常棒的論文，它首次證實你可以在多種大型動物中進行精原幹細胞（spermatogonial stem cell）移植。」代育父系技術背後的理念是將來自具有選定性狀的動物的精原幹細胞移植到絕育的雄性宿主體內，從而培育出能夠持續提供所需精子並自然地將它輸送給雌性的動物。Hansen說，這「本質上是一種利用代育克隆雄性動物的方法。」Spencer指出，有了在體外培養精原幹細胞的能力，甚至可能有機會進行直接的基因修飾，這將是「最終目標」。
  • PNAS：移植精原幹細胞可恢復絕育的雄性動物產生精子的能力
    ）說，「這是一篇非常棒的論文，它首次證實你可以在多種大型動物中進行精原幹細胞（spermatogonial stem cell）移植。」代育父系技術背後的理念是將來自具有選定性狀的動物的精原幹細胞移植到絕育的雄性宿主體內，從而培育出能夠持續提供所需精子並自然地將它輸送給雌性的動物。Hansen說，這「本質上是一種利用代育克隆雄性動物的方法。」Spencer指出，有了在體外培養精原幹細胞的能力，甚至可能有機會進行直接的基因修飾，這將是「最終目標」。
  • 遺傳發育所在植物減數分裂著絲粒配對研究領域取得新進展
    減數分裂是真核生物配子形成過程中一種特殊的細胞分裂方式，是生殖細胞產生的前提。同源染色體之間正確的識別、配對是減數分裂過程中染色體相互作用的開始，對於後續染色體的正確分離至關重要。目前，同源染色體相互精確識別並完成配對的過程和分子機理尚不十分清楚。
  • 有絲分裂、減數分裂解析
    減數分裂中精(卵)原細胞和初級精(卵)母細胞中含有同源染色體，在次級精(卵)母細胞、精子(卵細胞)和極體中不含有同源染色體，但在有絲分裂中同源染色體始終存在。，則為卵原細胞的減Ⅰ或減Ⅱ的後期。染色體和DNA數目減半發生在減數第一次分裂，原因是同源染色體分離並進入不同的子細胞。所以減數第二次分裂過程中無同源染色體。
  • 移植精原幹細胞可恢復絕育的雄性動物產生精子的...
    美國密蘇裡大學生殖生物學家Thomas Spencer（未參與這項研究）說，「這是一項非常棒的研究，它首次證實可以在多種大型動物中進行精原幹細胞（spermatogonial stem cell）移植。」
  • 遺傳發育所在細胞凋亡及基因組穩定性研究中取得新進展
    遺傳發育所在細胞凋亡及基因組穩定性研究中取得新進展 　　基因組穩定性對於真核生物的正常生長發育以及增殖是必不可少的前提條件。
  • 移植精原幹細胞可恢復絕育的雄性動物產生...
    美國密蘇裡大學生殖生物學家Thomas Spencer（未參與這項研究）說，「這是一篇非常棒的論文，它首次證實你可以在多種大型動物中進行精原幹細胞（spermatogonial stem cell）移植。」
  • 中科院/復旦大學/北京大學合作發表生殖細胞減數分裂的研究成果
    責編 | 兮減數分裂為生殖細胞所特有的生物學事件，是生物有性生殖的基礎。在減數分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體間發生配對、聯會和重組交換，而非同源染色體分配時自由組合，從而使配子呈現遺傳多樣化，增加了後代的適應性【1】。
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    of tree shrew spermatogonial stem cells in culture and successful generation of transgenic offspring的研究論文，該文報導了他們首次建立的樹鼩精原幹細胞體外培養體系，並利用體外培養的樹鼩精原幹細胞成功獲得世界首隻轉基因樹鼩，實現了樹鼩基因修飾技術的重大突破。
  • 中國科學家用精原幹細胞獲得世界首隻轉基因樹鼩
    記者27日從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所科學家最近首次建立樹鼩精原幹細胞體外培養體系，並利用體外培養的樹鼩精原幹細胞成功獲得世界首隻轉基因樹鼩，實現了樹鼩基因修飾技術的重大突破。樹鼩是一種具有重要潛在應用價值的實驗動物。
  • Science|小鼠卵子發生中的細胞決定因子:ZGLP1
    關於此假說，最近有體外的研究分析發現，RA以及STRA8的表達並不足以誘導小鼠原始生殖細胞類似細胞（mouse primordial germ cell-like cells, mPGCLCs）獲得卵子細胞命運，mPGCLCs來源於小鼠胚胎幹細（mouse embryonic stem cells, mESCs）。
  • PLoS Gene:周榮家等減數分裂表觀遺傳調控研究獲進展
    近日，武漢大學生命科學學院周榮家教授和程漢華教授實驗室在減數分裂表觀遺傳調控方面取得新突破，相關論文「DNA demethylation and USF regulate the meiosis-specific expression of the mouse Miwi」，在線發表於遺傳學領域著名學術期刊《PLoS Genetics》（IF：9.543