小鼠新型干细胞EpiLSCs建系及PGC定向分化研究

Animal reproduction is only way for animal generation and also can make a new spices following its evolution. It is very important if we can induce or product a oocyte or sperm “in vitro” in both of scientific research and human medicine applications.. At present, some reports indicate that mice EpiSCs to PGCLCs and also they could resulted a live animal, but a key-problem is those PGCLCs can not keep selfrenew to a normal stem cell line, which limited a possible for human medicine application in the future.. In this study, we focused on mechanism and molecular regulatory networks of how EpiSCs induced to real stem cell-PGCLSCs. We attempts to establish a naive stem cell lines from ICM, named epiblast like stem cells (EpiLSCs). These cells would more like EpiLCs, but they have capacity for self-renew and proliferation. The mechanism for PGC specification/development has been difficult to explore, mainly because PGCs are small in number and refractory to proliferation "in vitro". To next step, we then try to build up naive PGC like stem cell ( PGCLSCs) followed by regulating the different specification of molecular networks. Continued investigation aimed at "in vitro" and "in vivo" reconstitution of germ cell development, sperm formation and also its fertility, including the induction of their descendants, will be crucial for a more comprehensive understanding of germ cell biology in human.

生殖传代是物种延续和生物进化的主要途径，也是生命科学研究的即古老又现代的重要内容。如果能够在“体外”条件下重现动物配子发生过程，对于探讨生命起源、生物进化以及人类生殖疾病治疗具有重要的理论意义和应用价值。. 目前国际上对EpiSCs-PGCSCs的研究已成为生命起源和生殖发育研究领域的热点，虽然有进展但未形成完整的技术体系，同时理论机制还有许多疑点。. 本研究面向小鼠EpiLSCs诱导建系和类生殖细胞PGCLSCs定向分化为研究主线；首先采用着床前E3.5-4.5的小鼠胚胎建立具有自我增殖能力的新型上胚层干细胞EpiLSCs；然后探讨EpiLSCs在“体外”条件下定向分化为PGCLSCs的分子调控网络机制，并通过显微操作技术把EpiLSCs注入到小鼠囊胚或把PGCLSCs直接注射到睾丸组织，分析其向PGCLSCs定向分化、精子形成及其受精能力。

生殖传代是物种延续和生物进化的主要途径，也是生命科学研究的即古老又现代的重要内容。如果能够在“体外”条件下重现动物配子发生过程，对于探讨生命起源、生物进化以及人类生殖疾病治疗具有重要的理论意义和应用价值。目前国际上对EpiLCs-PGCs的研究已成为生命起源和生殖发育研究领域的热点，虽然有进展但未形成完整的技术体系，同时理论机制还有许多疑点。. 本研究面向小鼠EpiLSCs (AFSCs)诱导建系和类生殖细胞PGCLSCs (ABSCs)定向分化为研究主线；首先采用着床前E3.5-4.5的小鼠胚胎建立具有自我增殖能力的新型上胚层干细胞AFSCs；然后，利用AFSCs在“体外”条件下定向分化为PGCLSCs，并通过显微操作技术把AFSCs和ABSCs注入到小鼠8-细胞期胚胎，分析其向PGCLSCs定向分化及体内发育能力。. 通过以上方法，我们成功建立小鼠囊胚来源的新型AFSCs细胞系，AFSCs具有自我更新能力，并且部分内胚层和PGCs相关基因表达水平显著提高。在此基础上我们进一步利用AFSCs成功建立诱导PGCLSCs（ABSCs）细胞的技术流程和细胞系。为生殖细胞起源与定向分化机制研究和探讨生命个体繁衍和物种延续的遗传调控关系提供理论基础。尤其，在化学成分明确的Activin A，BMP4，CHIR99021和LIF培养液（ABCL培养液）可将AFSCs进一步诱导获得小鼠新型干细胞ASCs（拓展潜能干细胞，advanced pluripotent stem cells）。ASCs可以在体外“无限扩增”，与其它干细胞相比具有更广阔的发育潜能，为干细胞生物学、发育生物学研究提供了新材料，开辟了干细胞研究新方向。不仅对于生命科学基础研究具有重要的科学价值，同时对于人类不育不孕、再生医学、疾病模型建立具有潜在的医学应用前景。