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打破自然規律！Nature揭示：僅需8個轉錄因子，干細胞“變身”可受精“卵母細胞”

日期:2020-12-21

打破自然規律！Nature揭示：僅需8個轉錄因子，干細胞“變身”可受精“卵母細胞”

讓不可能變為可能，擊破一個個“天命”，似乎是科學家們一直以來樂此不疲、致力追求的目標。

40多年前，世界首例試管嬰兒的誕生打破了人類自然孕育生命的歷史，為不孕不育患者帶來了生育的希望。這之后，輔助生殖技術持續發展，成為越來越多人延續后代和提高生育文明的重要手段。然而，這種技術需要參與者提供健康的精子、卵子，如何精益求精、為不孕不育患者帶來更好的解決方案成為科學家們努力的方向。
當地時間12月16日，《Nature》發布了一篇題為“Reconstitution of the oocyte transcriptional network with transcription factors”的報告，為不孕不育患者打破難以生育的“魔咒”帶來了全新的希望。
日本九州大學的研究人員通過分析小鼠卵母細胞的發育，揭開了調控卵母細胞生長的基因網絡的神秘一角，確定了8個足以觸發卵母細胞生長的轉錄因子。這些轉錄因子可直接將多能干細胞轉化為卵母細胞樣細胞，并且轉化后的細胞能夠像卵母細胞一樣受精和分裂。

//doi.org/10.1038/s41586-020-3027-9

卵母細胞是女性體內特有的生殖細胞，它的成熟是孕育生命過程的第一步。這種特殊的生殖細胞的細胞質內含有多種混合物質，能夠產生200多種人類發育所必須的高分化細胞。
為了了解影響卵母細胞生長的因素，研究人員建立了一個培養系統，利用胚胎干細胞（ES）再現了雌性小鼠生殖細胞的分化，并通過RNA測序（RNA-seq）分析繪制了雌性生殖細胞的發育軌跡，發現有27個轉錄因子可能與卵母發育過程相關。
其中，僅Lhx8、Sohlh1、Nobox、Tbpl2、Stat3、DYNL1、Sub1以及Figla這8個轉錄因子是關鍵因子并且相互影響。其中，Lhx8、Sohlh1、Nobox、Tbpl2形成了一個核心調控網絡，而Stat3、DYNL1、Sub1、Figla則緊密相連。

8個轉錄因子是影響卵母細胞生長的關鍵因素

于是，研究人員進一步分析了這8個轉錄因子是否能夠誘導小鼠多能干細胞轉變為卵母細胞。結果令人驚訝，這些轉錄因子促成了類卵細胞的產生。研究人員將這些細胞命名為“直接誘導的卵母細胞樣細胞”（directly induced oocyte-like cells，DIOLs），盡管這些細胞沒有進行減數分裂，但是卻能夠受精，并能分裂到胚胎發育的8細胞階段，在這之后發育就會受到影響。

DIOLs能夠受精并發育至8細胞階段

九州大學醫學部教授Katsuhiko Hayashi說：“來自卵母細胞的細胞質是生殖生物學和醫學中的寶貴資源。我們的研究提供了一種無需侵入人體便能得到大量卵細胞的新穎手段，干細胞可以直接轉換為卵母細胞樣的細胞，而無需遵循自然發生的相同步驟順序。盡管這一技術應用在人類身上尚且為時過早，但是小鼠實驗已經讓我們看到了苗頭?！?/span>
事實上，步入21世紀以來，科學家們已經在輔助生殖領域取得了一系列重大突破。早在2003年，Hans R. Scholer在《Science》發表了一項開創性的研究報告，提出小鼠胚胎干細胞（ESC）可體外經誘導分化產生卵子樣細胞，在學術界引起了一陣轟動。