哺乳动物精原干细胞的操作技术及应用

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)具有高度的自我更新能力和分化潜能。精原干细胞移植技术作为精原干细胞研究的重要手段,已成为一种新兴的动物繁殖技术,能够提高雄性动物的生殖能力。该技术是从适龄雄性供体动物中采集精原干细胞,注射入受体动物的生精小管中使其产生精子。通过对精原干细胞的体外培养、遗传修饰及移植等操作,可以为探讨精子的发生机制、重建不育个体的精子发生、生产转基因动物提供新的途径;同时为提高优良品种家畜的生产效率、保护野生动物资源及不育症的治疗提供了一种新的方法;在医学、生物学及动物科学方面有着广泛地应用。通过对培养体系的不断完善,筛选、移植方法的不断改进,可获得更高的移植成功率。本文将从利用精原干细胞法生产转基因动物的优势,精原干细胞的形态特性和增殖分化特性,精原干细胞的移植技术和影响移植效率的关键因素,精原干细胞的体外培养,以及相关操作技术的应用与前景展望等方面做一概述。     

哺乳动物精原干细胞的研究进展

精原干细胞是雄性体内可以永久维持的成体干细胞,它具有自我更新和分化的能力,保证了雄性个体生命过程中精子发生的持续进行,从而实现将遗传信息传递给下一代。精原千细胞不仅可在体外实现长期培养或诱导分化为各级生精细胞,并且可在特定条件下将其诱导去分化成为多能性干细胞。同样,这种多能性干细胞如同胚胎干细胞,可被诱导形成造血细胞、神经元细胞、肌细胞等多种类型细胞。鉴于其独具的生物学特性,精原干细胞在揭示精子的发生机制、治疗雄性不育和转基因动物等研究中具有重要价值。该文对精原干细胞在生物学特性、纯化培养、移植、体外诱导分化及其相关调控方面的各项研究进行了小结,综述了近年来的研究历程和最新研究成果。     

浅谈精原干细胞研究进展

精原干细胞是雄性动物体内精子发生过程中起重要作用的精原细胞类型,不但具有干细胞特性,还能定向分化为雄性配子将自身基因传递给后代。除此之外,体外培养和鉴定精原干细胞为移植和转基因提供了基础。我们对精原干细胞的生物学特性、分离培养、鉴定、移植及精原干细胞介导的转基因进行简要概述。     

精原干细胞与睾丸生殖衰老的研究进展

雄性睾丸内精子的生成及其质量随年龄增长逐渐降低。精原干细胞是精子生成的起点,其数量和质量决定了精子的生成,而精原干细胞niche是调节精原干细胞自我更新与分化的重要因素。在衰老过程中,干细胞微环境退化,精原干细胞自我更新和分化失衡,被认为是衰老导致睾丸生殖功能衰退的的主要因素。本文将综述衰老引起的精原干细胞与niche变化及其对生殖的影响相关研究进展。     

精原干细胞的生命历程

精原干细胞是动物体内的一种成体干细胞,在睾丸微环境中可以像胚胎干细胞一样具有增殖、分化潜能。近年来借助于各种细胞学技术,人们对精原干细胞在不同睾丸微环境中的分化和发育状况进行了深入研究,睾丸内不同种类细胞间的相互作用以及特定微环境对干细胞转分化的影响,已成为本领域的热点核心内容。将从精原干细胞生命历程的角度讨论该过程中所取得的研究成果和存在的问题。     

精原干细胞介导的基因编辑动物模型研究进展

合适的动物模型对于人类疾病的研究和药物开发至关重要。精原干细胞是位于睾丸组织曲细精管基底膜上的一类具有自我更新和分化潜能的成体干细胞,可以定向分化产生精子。利用精原干细胞作为基因编辑的对象,生产基因编辑的精子进行受精有望成为建立基因编辑动物疾病模型的一条有效途径。该文就精原干细胞的生物学特征、体外培养以及精原干细胞介导的基因编辑动物模型的进展和优缺点进行了阐述。     

精原干细胞niche的研究进展

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是指睾丸内位于曲精细管基膜上既能自我更新维持自身适量恒定,又能定向分化产生精母细胞的一类原始精原细胞。随着干细胞深入的研究,人们发现了一种控制着干细胞可塑性与命运的微环境,此微环境被称为干细胞niche,干细胞niche由niche细胞、细胞外基质、细胞因子等构成。精原干细胞niche是由黏附因子、生长因子、支持细胞、间质细胞以及小管周肌肉细胞组成。大量的研究表明支持细胞在睾丸中是主要的成体细胞,通过分泌可溶性的因子来影响精原干细胞niche的结构与功能,同时支持细胞还能够间接的影响其他的成体细胞。随着年龄的增长使得精原干细胞niche的功能下降。精原干细胞数量以及精原干细胞niche为我们研究组织特异性干细胞生物学以及保持再生组织平衡提供了很宝贵的线索,精原干细胞对于保持组织的自我更新具有很重要的作用,并且受到人们大量的关注,然而精原干细胞niche也起到很重要的作用,它为治疗一些疾病提供新途径.本文将综述精原干细胞niche及其变化对精原干细胞功能调节的相关研究进展。     

精原干细胞途径制作转基因动物

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCS)具自我更新并分化出大量精子的能力.通过其建立转基因动物模型,对研究精子的发生机制、生产转基因动物、重建不育个体的生精功能等都有着.显著的推动作用.从研究意义着手,分述了精原干细胞途径制作转基因动物各技术步骤的研究情况,并提出了运用克隆技术丰富该途径的新思路.     

人干细胞实验动物嵌合体模型的研究进展

动物模型是疾病研究、发病机制、药物治疗的必要工具,目前一些困扰人类健康的重大疾病如艾滋病、乙型肝炎等因为还没有能反映人类疾病发病机理的理想动物模型。人干细胞是能在体外长期培养的、高度未分化的全能细胞系,亚全能细胞系和分化的干细胞等。如果能将人的干细胞成功移植入实验动物体内形成人源化嵌合体动物,有希望为艾滋病、肝炎等的研究制备适当的模型。人类干细胞在动物中的移植研究中主要的实验动物是绵羊,小鼠等,本文介绍了人干细胞在动物体内移植的研究进展。     

大鼠精原干细胞的高效分离和纯化方法

精原干细胞是精子发生的基础,是永久分化成精子的克隆源,它既可以自我更新维持体内干细胞的数量,又可以增殖分化形成各阶段的生精细胞直至成熟精子。本文以22～25日龄Wistar-Iamichi大鼠为研究对象,利用两步酶消化法分离得到睾丸曲细精管细胞悬液,根据精原干细胞与曲细精管细胞悬液中体细胞(支持细胞及少量的管周细胞)及各级分化的生精细胞贴壁能力及对细胞外基质粘附力的不同,将大鼠精原干细胞进行纯化。经纯化后,5只大鼠的睾丸可以得到约3×10~5个精原干细胞,该精原干细胞在体外培养可形成克隆,并且该克隆可表达精原干细胞特异的标记基因GFRα1和CDH1。本文所介绍的高效分离和纯化大鼠精原干细胞的方法,操作简便,且得到的精原干细胞具有很高的活力和增殖能力,该方法为今后大鼠精原干细胞的长期培养及操作研究奠定了基础。     

小鼠雄性生殖干细胞转录组分析揭示成熟精原干细胞特征

精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs)是成年动物睾丸中的成体干细胞,具有自我更新与分化的能力。小鼠(Mus musculus)精原干细胞来源于胚胎期的原始生殖细胞(primodial germ cells, PGCs),小鼠出生前原始生殖细胞处于有丝分裂静止状态,出生后恢复增殖并由曲细精管中央迁移至管壁基质,建立稳定的精原干细胞克隆。成熟小鼠的精原干细胞周期性地启动精子发生以维持雄性动物长期稳定的生殖能力。精原干细胞在其建立和成熟后是否具有特征上的差异目前尚不清楚。本研究在前期建立的不同年龄小鼠精原干细胞(表达多能性基因Pou5f1编码的OCT4)转录组数据基础上,对小鼠新生期(出生后3天)、幼年期(出生后7天)和成熟期(2～3月龄)精原干细胞的基因表达差异进行了生物信息学分析,包括差异表达基因(differentially expression genes,DEGs)的筛选、DEGs编码的蛋白相互作用网络(protein-protein interaction,PPI)的建立、功能聚类富集(Gene Ontology,GO)和通路分析(Kyoto...     

Niche调控精原干细胞命运

<正>常的精子发生是一个由多种因子参与的精密、有序调控的生理过程。精原干细胞的自我更新维持了精原干细胞本身数量的稳定,而其分化成为精原祖细胞的节奏保障了形成精子的规模。睾丸微环境(niche)在精原干细胞自我更新和分化过程中起着举足轻重的作用。该文简要描述了精子发生过程中精原干细胞及其微环境形成过程中所涉及的主要细胞因子及其调控机制,并探讨了该研究过程中所遇到的问题,最后展望了相关基础研究在临床医疗和科学研究领域中的应用前景。     

小鼠精原干细胞与胚胎干细胞样细胞

近年来,通过培养小鼠精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)获得了胚胎干细胞样细胞(,embryonic stem cell-like cells,ES样细胞).这些研究表明小鼠精原干细胞不仅具备特异分化为精子的干细胞潜能,而且具备胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES)分化为三胚层的多向分化潜能.因此.这将有助于研究干细胞的分化调控机制,并且这些研究成果延伸至人类精原干细胞,也将为再生医学获取特殊的胚胎干细胞样细胞或特异分化的精子细胞开辟了蹊径.     

利用精原干细胞法生产转基因动物的研究进展

综述了利用精原干细胞生产转基因动物的发展历程、方法以及最新研究进展.重点从精原干细胞移植法和曲细精管微注射法两个方面,系统分析了利用精原干细胞生产转基因动物的优缺点,以及当前存在的问题.     

睾丸组织块和精原干细胞异种移植的发展及现状

精原干细胞是精子发生的前提和基础,精原干细胞的存在为男性保存和恢复生育能力提供了可能.精原干细胞和睾丸组织移植技术已经被用来研究生精细胞的增殖与分化,这项技术对恢复无精子症或睾丸肿瘤患者的生育能力等有着重要的应用前景.综述了睾丸组织块和精原干细胞的移植技术的发展、现状及在医学领域的应用前景.     

GDNF对精原干细胞增殖及其分化的调控机制

阐述了胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)及其受体与精原干细胞增殖和分化的关系。GDNF能够促进未分化的精原细胞增长,并且可以调节精原干细胞自我更新与分化的微环境,参与其分化的第一步,是精原干细胞存活的重要营养因子。     

哺乳动物精原干细胞诱导分化研究进展

开展哺乳动物精原干细胞(spermatogonial stem cell,SSC)诱导分化研究并建立相应技术体系不但具有重要的科研价值,也存在巨大的应用潜力。目前在二维(2D)培养系统、三维(3D)培养系统或进行活体移植都曾有成功诱导生成精子的报道。本文着重对SSC在这三种诱导分化体系下所取得的研究进展进行综述,分析其优缺点,并探讨了SSC诱导分化研究未来的发展方向。     

LIN28调控哺乳动物干细胞和生殖细胞发育分化的研究概述

Lin28为一种保守的RNA结合蛋白质,在细胞代谢、细胞周期和多能性维持中具有重要调控作用。近年来,发现Lin28在哺乳动物原始生殖细胞形成和分化、精原干细胞的形成、自我更新和分化调控中具有不可替代的作用。本文对Lin28作用及其对哺乳动物干细胞和生殖细胞发育分化影响的研究进展作一简述。     

绵羊cdh1基因cDNA全编码区的克隆及序列分析

在哺乳动物成体睾丸中,精子发生的过程开始于未分化的A型精原细胞的干细胞群.目前已有报道在小鼠未分化的A型精原细胞中特异性表达钙依赖性跨膜黏着蛋白基因(cdh1),但绵羊的cdh1基因全序列未见报道.为了更好地研究绵羊精原干细胞的特性,根据已报道的其他物种的cdh1基因的cDNA保守区设计引物,从成年蒙古绵羊睾丸中提取总RNA,采用RT-PCR和分子克隆方法克隆了蒙古绵羊cdh1基因cDNA全编码区.DNA序列测定结果与牛的核苷酸序列比对,同源性为96.5％,说明该基因在进化上是高度保守的.这为制备绵羊CDHI的抗体奠定了基础,并且为绵羊精原干细胞的分子水平鉴定提供了研究备件.     

小熊猫精原干细胞的分选与培养

野生动物的保护手段主要包括就地保护、易地保护与离体保护。精原干细胞（SSCs）是雄性动物维持生殖能力的根本,既能通过自我更新产生新细胞,也能通过分化产生精子,在小熊猫（Ailurus fulgens）离体保护方面具有广阔的应用前景。动物睾丸中精原干细胞数量极少,分离纯化与体外培养对于其研究和应用至关重要。本研究选择整合素α6（ITGA6）蛋白作为精原干细胞分子标记,采用免疫磁珠分选（MACS）技术富集了3月龄小熊猫睾丸中的ITGA6阳性细胞。流式细胞术检测发现分选后ITGA6阳性细胞纯度可达74.27% ± 8.73%,显著高于分选前（32.60% ± 3.06%）。将分选后的细胞接种到层粘连蛋白包被的细胞培养板中,用含胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）、表皮细胞生长因子（EGF）与成纤维细胞生长因子（bFGF）的培养基进行体外培养。培养10 d后,在显微镜下可观察到典型的精原干细胞集落,结合逆转录PCR（RT-PCR）和细胞免疫荧光染色发现这些细胞集落特异性表达精原干细胞分子标记蛋白ITGA6、早幼粒细胞白血病锌指蛋白（PLZF）和胸腺细胞分化抗原1（THY1）,同时也表达生殖细胞标记蛋白VASA和DAZL。本研究结果证实,ITGA6可作为小熊猫精原干细胞的分子标记用于细胞分选富集,同时初步建立的培养体系也为小熊猫精子发生机制与应用研究提供材料。