Science發表卵子發育顛覆性發現

　　Science雜志發表的最新研究表明，哺乳動物卵子會在早期階段從未分化的姐妹細胞獲取關鍵細胞組分，這可能是理解卵子獨特屬性的關鍵。過去人們一直以為這種現象只發生在低等動物中，這項研究顛覆了人們對哺乳動物卵子發育的認識。

　　在人類和其他動物中，只有卵子能夠發展成為新的個體。女性一生只能生產少量的卵子，這是人類生殖能力的主要限制因素。理解卵子獲得發育潛力的過程，不論在基礎研究還是醫學研究領域都很有意義。

　　卡內基科學研究所的Allan Spradling和Lei Lei認為，當哺乳動物卵巢內的一批生殖細胞聚集起來并且相互連通的時候，特定生殖細胞將獲得成為卵子的機會。類似現象存在于較為低等的動物中，比如果蠅。果蠅大多數生殖細胞（哺育細胞）會把自己的細胞器和細胞質轉移到一個細胞中，幫助它發展成為卵子。

　　雖然哺乳動物的卵巢也會發生這種生殖細胞聚集，但人們普遍認為這一事件只是進化留下的痕跡，并沒有實際的功能。為此，研究人員對小鼠進行了深入研究。他們發現，小鼠卵巢內相互連通的生殖細胞也在交換細胞質和細胞器，包括線粒體、高爾基體和中心體。

　　小鼠的生殖細胞簇一般有五個生殖細胞，其中四個將大部分細胞器轉移給第五個細胞，使其最終成為卵子。新細胞器合并在一起，形成了被稱為Balbiani小體的結構。這種結構只存在于年輕卵子中，人們一直不清楚它的來源。研究顯示，如果姐妹細胞之間的物質轉移被阻斷，基本上卵子就不能生成。這說明哺育細胞與未來卵子的細胞器轉移是一個進化保守的過程，應該具有重要的功能意義。

　　那么，哺育細胞的這種犧牲對卵子有何幫助呢？研究人員指出，從姐妹細胞獲得如此多的細胞材料，有助于卵子啟動生長程序，發展成為哺乳動物體內最大的細胞。他們還認為，這種轉移可能涉及了某些因子，“重編程”卵子的染色體，讓其具有發展成胚胎的潛力。Balbiani小體本身也可能通過生產營養物質或者激素支持卵子的發育。受損細胞器可以在轉移過程中移出，令卵子得到凈化。

　　2014年12月Weizmann科學研究所和劍橋大學的研究小組實現了一項創舉：他們在實驗室中成功逆轉了人類細胞的時鐘，首次從多能干細胞獲得了精子和卵子的“始祖”——原始生殖細胞（PGC）。在胚胎發育的最初幾個星期，胚胎干細胞會分化為原始生殖細胞。幾年前，日本研究人員用小鼠iPS細胞生成了原始生殖細胞。但生成人類原始生殖細胞的嘗試一直沒有取得成功。這項研究可以幫助人們深入理解胚胎發育的最早階段，探索與生育問題有關的一些疾病，甚至開發新型的生殖技術。

　　2015年6月日本研究人員在Science雜志發表文章指出，脊椎動物的生殖細胞是成為精子還是卵子取決于一個遺傳學開關，foxl3基因。研究人員對一種叫青鳉的小魚進行研究。他們驚訝的發現，該基因喪失功能的雌性青鳉，卵巢中居然生成了精子。研究證實，這些精子功能正常可以繁殖出正常的青鳉后代。研究人員認為，foxl3基因在雌性生殖細胞中發揮作用，抑制生殖細胞分化成為精子。

　　基因突變會導致精子缺乏，造成男性不育。由于睪丸中缺少功能性的生殖細胞，這些患者無法通過輔助生殖技術（比如 IVF）擁有自己的后代，恢復他們的生育能力是一個很大的挑戰。南京醫科大學、中科院動物研究所的科學家們在這一方面取得了重要突破。他們將細胞重編程和基因組編輯結合起來，成功讓缺乏精子的突變小鼠生成了功能性精子，并且擁有了自己的后代。這項發表在Cell Research雜志上的研究為人們揭示了一條新途徑，有助于解決基因突變造成的男性不育。文章的通訊作者是中科院動物所研究員周琪、南京醫科大學特聘教授沙家豪、和中科院動物所研究員趙小陽。