利用iPS细胞模型研究GAPDHs与隐睾性不育的相关性及其干预措施

隐睾是最常见的男性生殖器先天性畸形之一，其最常见的并发症是成年后不育。GAPDHs是一种存在于精子纤维鞘上的糖酵解酶，与精子的发生过程和精子的运动等均密切相关。动物实验已经证实，GAPDHs基因敲除后会导致实验动物不育，但由于伦理和实验技术的限制，GAPDHs基因与人类不育的关系尚未能深入研究。本课题拟建立隐睾患儿特异性的iPS细胞，此细胞可作为隐睾疾病的细胞模型，将其与正常人群来源的iPS细胞进行对照，二者在体外向生精细胞诱导分化，在此分化过程中利用基因干扰、干扰后基因补救、基因过表达等研究手段，探讨GAPDHs基因与人类精子的发生及精子质量的关系，进一步阐明其与隐睾导致不育的关系，不仅可能成为预测隐睾患儿成年后是否会发生不育的指标，而且有可能成为针对隐睾性不育进行药物研发的靶点，具有重大意义。

隐睾是最常见的男性生殖器出生缺陷之一，其最常见的并发症是成年后不育。本课题首先采用无创获取尿液的方式建立了尿源性细胞的培养方法，以此细胞为种子细胞，通过导入Oct4 、Sox2、cMyc、Klf4四个关键的因子，在人胚胎干细胞（ES细胞）的培养条件下，建立了隐睾患儿特异性的iPS细胞。我们建立的iPS细胞表达人ES细胞特征性的分子标记物，体内外具有向三胚层的细胞分化的潜能，符合iPS细胞的所有生物学特征，该部分的研究结果已经发表SCI论著1篇（stem cells and development，2012年影响因子4.670）。我们利用该细胞模型，进行了向生精细胞的体外定向分化实验，定向诱导分化采用了2种诱导分化方法：EB法和单层贴壁法。诱导分化采用的诱导因子为BMP4 和RA。早期阶段采用BMP4进行诱导，促使其向中胚层的原始生殖细胞（PGC）和精原干细胞分化，后期的不同阶段在诱导体系中加入不同浓度的RA诱导其进入减数分裂。在诱导分化过程中我们的研究结果显示：iPS细胞在贴壁培养的诱导环境里可以被诱导成DAZL 和VASA阳性的细胞，但效率较低；在贴壁培养的诱导环境里，加入BMP4 后，iPS细胞相关的全能型的marker表达下调，与生精细胞发育个阶段相关的marker上调；未得到单倍体的精子细胞，无法在精子发育与成熟的关键的减数分裂环节研究加入GAPDHs的干扰因素对精子活力的影响，在诱导的早期环节加入GAPDHs的干扰因素尚无有意义的发现。因为基础研究具有一定的探索性，希望本课题的这些结果也对其他研究者有一定启发。我们的研究结果为阐明隐睾性不育的分子机制提供了方便的体外模型，发表SCI论著1篇、核心期刊论著4篇，申请专利1项，培养和锻炼了研究团队，为将来的继续研究打下了重要基础。