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SCD:利用人类胚胎干细胞造出人造精子

来源:新浪科技 2009-07-08 14:31

生物学家卡里姆调制出一种化学物质和维生素构成的“鸡尾酒”,在这种“鸡尾酒”培养环境下,人体干细胞转变成精子。

通过显微镜观测,科学家清晰地看到了这种人造精子有头和尾,并能像正常的精子一样游动。

据国外媒体报道,英国科学家首次利用人体干细胞造出人造精子,这将为治疗男性不育症带来希望,不过这一最新成果也带来了巨大的道德和伦理争议。

医学专家估计这项最新科学成就可能最早在5年内就会被用于体外受精诊所,届时可以使成千上万的不育男性拥有自己的“基因”儿女。而这仅需要患者的一小点皮肤组织即可。

但是这项最新成果也充满了医学和伦理学争议。设想一下,医生可以利用这项成果完全依靠人造手段制造出婴儿。更令人可怕的是,那些长眠地下的男性也可以从坟墓里制造出自己的后代。

据今天的《干细胞研究及进展》(Stem Cells and Development)刊文介绍,英国纽卡斯尔大学的科研人员致力于人体干细胞研究,并且首次造出人造精子。生物学家卡里姆调制出一种化学物质和维生素构成的“鸡尾酒”,在这种“鸡尾酒”培养环境下,人体干细胞转变成精子。干细胞是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞,医学上称为“万用细胞”。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现,成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,为干细胞的广泛应用提供了基础。

通过显微镜观测,科学家清晰地看到了这种人造精子有头和尾,并能像正常的精子一样游动。卡里姆教授表示相信这种人造精子能够使卵子受孕,并能制造出健康的小宝宝。卡里姆教授还将进行进一步研究,以确定该项成果的安全性,并申请监管部门许可,利用人造精子开展实验室人工受孕研究。

据悉制造出人造精子的干细胞取自于生命最初阶段的胚胎,但是科研人员希望能够利用男子的皮肤组织制造出人造精子。那就需要把皮肤组织细胞置于特定的培养环境中,让其生物钟调整到胚胎干细胞的状态,然后再转化成精子。

通过体外受精技术,人造精子可以植入到卵子之中,那样不孕男子就可以拥有自己的骨肉了。不过英国法律禁止用实验室产生的人造精子和人造卵子进行体外受精。科研人员认为有必要对此进行调整。医学人员也相信这项最新成果也有助于人们更好地认识和研究不孕不育症。认识到精子产生过程的缺陷,可以帮助医学专家研制出能够提高怀孕几率的神奇药物。

卡里姆教授说:“这是一项重大的科学进展,因为它能使科研人员仔细研究精子的生成过程,有助更好地了解男性不育的原因。弄清楚为什么会发生男性不育,以及致病因素。男性不育越来越普遍,没人知道具体原因。我们将会在实验室对污染和营养等方面因素展开研究。”

科研人员同时也意识到了该研究成果的道德和伦理风险。他们承认存在通过提取死者皮肤组织细胞,那些长眠地下的男性也可以制造出自己的后代的可能性,卡里姆教授说,“这正如电影侏罗纪公园里的场景一样。理论上有这种可能性,但是人类的生殖不仅仅是生理现象。人们必须考虑心理、社会和伦理因素。”

科研人员也曾试图利用女性胚胎制造出精子,但是实验失败了。这表明在繁衍后代方面,男性占有主导地位。但是有朝一日科学家也许会通过女性干细胞制造出人造卵子,届时人造精子和人造卵子结合,将会诞生完全人造的婴儿。(生物谷Bioon.com)

生物谷推荐原始出处:

Stem Cells and Development doi:10.1089/scd.2009.0063.

In Vitro Derivation of Human Sperm from Embryonic Stem Cells

Karim Nayernia, Jae Ho Lee, Majlinda Lako, Lyle Armstrong, Mary Herbert, Manyu Li, Wolfgang Engel, David Elliott, Miodrag Stojkovic, John Parrington, Alison Murdoch, Tom Strachan, Xin Zhang

Differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) to specific cell types can be achieved using methods that mimic in vivo embryonic developmental programs. Human egg and sperm cells (gametes) are derived from a founder population of germline stem cells (GSCs), primordial germ cells (PGCs), that are set aside early in embryogenesis which give raise to gonocytes in males. After birth, gonocytes differentiate to adult male germline stem cells, spermatogonial stem cells (SSCs), which can self-renew and generate sperm cells, are unique stem cells in that they are solely dedicated to transmit genetic information from generation to generation. Understanding the mechanisms of germ cell specification, development and its differentiation to sperm is important for elucidating the causes of male infertility. Here, we developed an in vitro strategy for establishing of male GSCs from human embryonic stem cells. These in vitro derived GSCs express markers which are specific for PGCs, SSCs, meiotic and postmeiotic germ cells indicating maturation of the primordial germ cells to haploid male gametes. In vitro derived germ cells are able to enter meiosis and generate haploid motile sperm-like cells in vitro. While full potential of the human ES derived germ cells and sperm remains to be demonstrated, this in vitro modeling of human gametogenesis provides a new approach for studying biology of human germ cells and establishment of therapeutic approaches in reproductive medicine.

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