体细胞转分化为生殖细胞的研究

Around 15% couples suffering from infertility, while one of the main factors is the lack of qualified gametes. The great promise of artificial gametes by stem cell technology resides in their future application on reproductive treatments for all these people wishing to have genetically related children. Although generation of gametes by iPSC and germ cell differentiation have been succeed, however, transdifferentiation of germ cells from somatic cells is difficult. Here we hypothesis that obtain intermediate cells by transient overexpression of the pluripotent factors in somatic cells or treated with small compounds, then overexpress Blimp1, Prdm14, Tfap2c and Nanog in the intermediate cells to obtain primordial germ cells like cells. We may obtain functional sperms or oocytes by transplanting these primordial germ cells like cells into the testes or ovaries. Compared to iPSC reprogramming, transdifferentiation of somatic cell into functional germ cells is faster, easier and has fewer chance of tumor formation. This project will contribute to the generation of artificial spermatids for the treatment of infertility, and improve the mechanism study of the primordial germ cell specification.

全球约有15%的育龄夫妇面临生殖障碍问题。配子缺乏是导致不孕不育症发生的重要因素之一。利用干细胞技术产生功能配子是当前干细胞领域研究的热点课题。利用iPSC技术和生殖细胞分化技术获得功能配子已经取得成功，但通过转分化技术将体细胞转分化为生殖细胞目前仍未见报道。本项目拟通过阶段性的过表达多能性因子组合或采用小分子化合物处理使体细胞转变为中间状态细胞，进而过表达Blimp1、Prdm14和Tfap2c等重要调控因子，获得原始生殖细胞样细胞。将原始生殖细胞样细胞移植到睾丸组织或卵巢组织，最终获得具有功能的精子和卵母细胞；或通过体外分化使雄性原始生殖细胞样细胞完成减数分裂并获得精子细胞。与iPSC技术相比，体细胞转分化获得功能细胞所需时间更短，步骤更简略，还可以回避iPSC技术所带来的安全性问题，因而具有一定的优势。本研究的开展将给不孕不育症的治疗提供配子来源，同时促进对生殖细胞发生机制的了解。

全球约有15%的育龄夫妇面临生殖障碍问题，配子缺乏是导致不孕不育症发生的重要因素之一。到目前为止通过转分化技术将体细胞转分化为生殖细胞仍为空白，因此本项目拟通过结合多能性因子或小分子化合物与生殖细胞重要的调控因子，获得原始生殖细胞样细胞，进一步从体内或体内分化的途径使其完成减数分裂以获得功能配子。. 本项目目前已成功构建原始生殖细胞特征基因（Blimp1，Prdm1，Tfap2c，称为BPT）的过表达载体，建立BVSC双报告系统的小鼠成纤维细胞系（MEF），利用小分子化合物诱导BVSC MEF为中间态细胞，随后在中间态细胞中过表达BPT，获得原始生殖细胞类细胞并进行了包括RNA水平的q-PCR检测以及蛋白水平的免疫荧光染色鉴定，发现这些通过转分化获得的细胞具有了部分原始生殖细胞的表达特征；. 由于目前所获得的原始生殖细胞类细胞仅在部分特征上与体内原始生殖细胞类似，而体内生殖细胞发育过程中涉及多种关键的遗传以及表观遗传调控事件，因此我们进一步对生殖细胞的体内发育过程进行了探究。同时也对原始生殖细胞及出生后雄性生殖细胞表达谱数据进行了分析，获得其细胞特化关键转录因子和表观调节因子列表，优化转基因过表达载体库。. 本项目初步获得了转分化途径产生的原始生殖细胞类细胞，为生殖细胞命运决定有关的机制研究提供了研究基础。体内生殖细胞发育过程的探究也为通过转分化的途径获得更接近体内特征的生殖细胞提供了研究思路和参照。目前本项目正在进行更加深入的研究，尝试优化原始生殖细胞转分化体系，期望能在未来的研究中取得新的突破性进展。