[小红猪]人体内发现卵巢干细胞, 一件巧妙的杰作

from 科学松鼠会 http://songshuhui.net/archives/64985

本文作者:小红猪小分队

也许女性体内的卵子数量并不是出生时就决定了的。人体卵巢里发现的干细胞意味着新的卵子实际上是被持续产出的。这项发现也许能为新的不孕治疗铺路。

早在2004年,乔纳森 蒂里与他在麻省总医院的同事们就在老鼠体内发现了卵原干细胞的存在,从而挑战了哺乳动物出生时便已带有它们一生所能产出的全部卵子的观念。

当蒂里的科研团队仔细记录卵母细胞——那些会发育为成熟卵子的细胞——在卵巢里的数量时,令人惊讶的结果出现了。因为卵母细胞的总数量是随着年龄下降的,所以一般的假设是,这些细胞是在持续性地凋零着的。

不过,在细胞总数下降了500个的时间段里,团队成员实际观察到的细胞凋零数是1500,表示与此同时,新的细胞正在被产生。在进一步的研究当中,他们发现了可以产生新的卵母细胞的卵巢细胞。(Nature, DOI: 10.1038/nature02316).

然而,许多同行们仍然持怀疑态度。“当时有许多激烈的批评,”蒂里说到,“他们说这简直是鬼扯,绝对做不出结果。”毫不气馁的蒂里团队又着手在人体卵巢里找寻类似的细胞。通过与日本埼玉医科大学的合作,他们获得了在变性手术后取出不要的卵巢,从而用来做分析试验。

大突破

为了能在卵巢组织中识别出卵子细胞,团队一开始便在卵巢组织里寻找一种卵子细胞所特有的蛋白质。他们发现在卵子细胞的发育早期,此蛋白质只在细胞的外膜被表达,而之后则会在卵子发育过程中被拉至细胞内。

利用荧光标记法,团队得以分离出在外膜上表达这种蛋白质的细胞。之后,他们又在细胞内引入了让细胞发出绿色荧光的基因。当团队把他们的荧光细胞重新放进植入在小鼠皮下的人体卵巢组织之后,他们发现那些细胞居然产生出了许多新的不成熟的卵子。

这些类似于干细胞的卵子细胞被妇科专家们誉为巨大的突破,包括在瓦尔哈拉的纽约医科大学的库特鲁克 奥克雷医生。奥克雷希望这些细胞可以被激活,以补充年长的,或者卵巢早衰的妇女体内逐渐减少的卵子数量。

人工授精的新希望

体外人工授精(IVF)是把患有不孕症的女性的卵子取出体外,进行人工授精,然后把培养成的胚胎植回母体内。蒂里对他的技术可以被用来增强该手段的效果深表信心。

由于小鼠的体积太小,无法在其体内培植成熟的人体卵细胞,他的团队只培养出了无法被用IVF的早期卵母细胞。不过,蒂里已经准备展开跟英国爱丁堡大学的艾弗琳 特尔斐教授的合作,该教授研发出了如何在体外催熟早期卵细胞的技术。

两个团队直接采取干细胞而不是利用卵子的技术可以省去IVF过程中的很多麻烦。别的不提,为了催产卵子——一次大概可以产生7个卵子——所需的多次昂贵的荷尔蒙疗程就可以被避免了。

蒂里推断,一个人为了IVF所需的所有卵子都可以从卵巢的一小片组织中产生,而卵巢组织的提取只需要一个简单的腹腔镜手术即可。“从一片3毫米大小的组织,我们可以得到100个干细胞,”他说,“我们可以把它们人工培养成一百万个干细胞,而每个干细胞都有潜质产生一个卵母细胞。

给卵子恢复活力

这个新技术也可能对因为化疗导致不孕的女性有帮助。目前,卵巢组织可以在女性接受化疗之前被取出冰冻保存,等她康复之后再化冻,重新植入体内。

不过,特尔斐教授提到卵巢组织中可能还残留着癌细胞的隐忧。“如果我们可以从组织中提取干细胞,然后培育至卵子阶段,我们就只需要植入一个胚胎,而不是整片组织了。“她说。

更重要的是,干细胞也可以被用来为老化的卵子恢复活力。通常老化卵子更易累积遗传错误。据认为,老化卵子不能正常分裂的原因是缺乏能量,从而造成唐氏综合症和其他病症中的不正常染色体数量。

增强活力

使老化卵子恢复活力,早在在上个世纪九十年代末就已经被部分实现了。在美国新泽西州的圣巴纳巴斯生殖医学研究所的一个诊疗所里,研究人员在IVF重复失败的女性身上试验了一种新方法。他们把从年轻的捐赠卵子里提取的液体注射入更成熟妇女的卵子,再加上她们的另一半的精子。

一开始结果好得令人难以置信,试过该方法的27对夫妇一共生育出了17个孩子。漂游在年轻卵子里的年轻线粒体被认为是可以为正确的细胞分裂提供足够的能量。(Human Reproduction UpdateDOI: 10.1093/humupd/7.4.428)

不过,因为线粒体里含有母系DNA,严格来说那些孩子们拥有三个遗传意义上的父母。而且,因为子女在正常情况下只会遗传他们母亲的线粒体DNA,没有人知道如果这种DNA有两个来源,后果将会是什么。

去旧迎新

令人愈加担忧的是,诊疗所发现有两个胚胎患上了特纳氏综合症,一种性染色体部分丢失而造成的疾病。美国食品药物监督管理局(FDA)给诊疗所写信,劝告其停止实施该方法。

蒂里和他的团队估计,他们可以利用成熟女性的卵巢干细胞自身的线粒体来避免先前方法造成的问题。“干细胞是不会老化的,因此也会拥有年轻的线粒体。“蒂里说。

我们可以分离出干细胞的线粒体,把他们注射入同一个女性的老化卵子里。这是对之前那个灾难性然而有临床效果的老方法的一种改进。“团队已经和OvaScience公司合作,临床试验将于今年展开。

纽约市的人类生殖研究中心的诺伯特 格里彻医生认为这些干细胞的潜能是十分令人兴奋的。“这是一项巧妙的研究。”他说。

Nature Medicine, DOI: 10.1038/nm.2669

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