定向分化人类胚胎干细胞为卵子

研究人类卵子的形成对女性的生殖能力及胎儿的发育至关重要，但是受限于女性卵子的数量、周期及取样的困难，对人类卵子的研究一直面临巨大的局限性。如果能由干细胞定向分化出卵子，将能够突破这个局限，使我们深入并全面的研究卵子形成的机制。此外，干细胞分化后获得的卵子，也能通过体细胞核转移,用于重编体细胞为干细胞，开创另一个制造个体化（patient specific）干细胞的途径。目前国际上虽有许多实验室在努力研发有效分化人类干细胞为卵子的方法，但仍未有成功的报道。我们前期的工作已成功将干细胞定向分化为原生殖细胞及精细胞，因此掌握了重要的技术及方法并具备了达成预期目标的能力。本项目将利用我们在干细胞定向分化为生殖细胞的优势，通过分子、细胞生物学及遗传学手段，创建分化人类卵子的系统，深入研究卵子形成的机制，并将分化的卵子用于体细胞核移植，开创另一个可用于重编程体细胞的途径，最终用于临床再生医学。

生殖细胞是生物体内唯一能通过世代遗传来传递生物全能性及遗传物质的细胞，包括从原始生殖细胞（primordial germ cells, PGC）直到终末分化的成熟生殖细胞，即精子和卵子。随着人类生活方式改变，世界范围内不孕不育患者逐年增多。了解人类生殖细胞，包括卵子及精子，十分重要。但受限于人类卵子数量和取样困难，以及伦理道德约束，严重阻碍对卵子成熟机制研究和临床生殖相关疾病治疗水平的提高。胚胎干细胞是能够进行自我更新并具有分化潜能的可塑性细胞，可以分化成动物体内两百多种细胞以及几十种组织和器官，它们对研究哺乳动物个体发育的基本规律、疾病发生的原理和再生医学的应用都有不可估量的意义。利用胚胎干细胞的多能性，通过体外诱导人类胚胎干细胞（hESCs）成为人类卵子已经成为本研究领域的热点。目前，未有成功分化hESCs为人类卵子的报告。本项目经过不断的嘗试及优化，已经成功在体外定向分化hESCs为卵子及类卵泡细胞团，现正撰写相关研究成果。以下为主要研究计划及执行情况概述:.（1）.构建定向分化人类干细胞为卵子的报告系统.在分化干细胞为某类欲研究的细胞过程中，其他谱系的细胞可能同时出现在同一培养系统中，因此如何将所需的细胞分离出来一直是干细胞定向分化研究的一大挑战。为了能将卵子从培养系统中分离出来并进行活细胞跟踪观察，本项目构建了一个携带卵子特异性基因启动子(ZP4)並能表达荧光蛋白的报告系统。.（2）.确定卵子形成时所需的重要基因.受限于人卵取样及研究道德的限制，我们仍无法直接检测某些基因是否对人卵形成或发育是必要的。当胚胎干细胞定向分化为成熟卵子后，我们能通过调控某基因的表达来确定其在卵子发育过程中的重要性。我们确定DAZL及BOULE在PGC形成及减数分裂启动发挥重要作用，而BMP15及 GDF9在卵泡形成时发挥促进作用。.（3）.定向分化人类胚胎干细胞为卵子.大部分的定向分化方法都利用细胞外刺激因子去诱导干细胞朝某一谱系分化。但是这些诱导因子，如BMP4家族成员，大都会刺激干细胞朝多种谱系分化。给合细胞内源调控因子，却能够准确有效的将干细胞诱导为某种成熟的细胞。因此，本项目结合外在及内在细胞因子，将hESCs诱导分化为卵子。