小鼠生殖细胞的胚胎发育

本文综述了近年来小鼠胚胎发育过程中生殖细胞的起源、迁移与增殖、性别分化及其基因组修饰等方面的研究进展。小鼠生殖细胞在7~7.5dpc时由原始生殖细胞（PGC）演变而来,至12.5dpc时PGC全部迁移进入生殖嵴,到13.5dpc时停止分裂。Steel/c-kit信号途径在PGC迁移过程中起重要作用。生殖细胞的性别主要是由生殖腺中体细胞的微环境决定的。Y染色体上存在精子形成所必需的基因。生殖细胞的全基因组范围的重新甲基化晚于胚胎体细胞的重新甲基化,到18.5dpc时才完成。雌性生殖细胞的X染色体重新活化在14.5~15.5dpc时完成,并且与生殖嵴的性别分化无关。 Abstract:This paper reviewed the recent progress of the origin,migration and proliferation,sex determination,and genomic modification of murine germ cells during its embryonic development. Murine germ cells originate from primordial germ cells at about 7~7.5dpc. Then PGCs migrated into germinal ridge at about 12.5dpc during which Steel/c-kit signal pathway plays important roles and stopped division at 13.5dpc. The sex of germ cells was mainly determined by the soma microenvironment in the gonad. And there are essential genes for sperm formation on the Y chromosome. The de novo methylation of murine germ cells was much later than soma cells and was completed at about 18.5dpc. The X chromosome reactivation of female germ cells was finished at about 14.5~15.5dpc which was independent of sexual differentiation of germinal ridge.     

小鼠性别决定过程中性腺体细胞分化的调控

哺乳动物的性腺由生殖细胞和体细胞共同形成,性别决定前的性腺具有双向分化的潜能,性腺中体细胞的分化决定其发育为睾丸或卵巢。这一分化过程受到多种因子的精细调控。其中SRY、SOX9、SOX3、SOX8、SOX10、FGF9/FGFR2、PGD2、AMH和DMRT1等参与睾丸的发育和分化,而FOXL2、CTNNB1、RSPO1、WNT4、Follistatin、ERα/β和BMP2则在卵巢发育过程中发挥关键作用。如果这些分子调控网络受到内源性或外源性因子的破坏,则会引起两性发育紊乱,甚至导致雄性向雌性或雌性向雄性的性别逆转。本文以小鼠模型为例,阐述了在性别决定过程中体细胞命运决定以及谱系分化的分子调控网络。     

青鳉gsdf调控ddx6介导的卵子发生的潜在机制

性腺体细胞衍生因子(gonadal soma-derived factor,gsdf)是青鳉(Oryzias latipes)雄性性别分化启动的开关因子之一,敲除gsdf将导致生殖细胞过度增殖以及XY雄鱼性逆转为雌鱼。本研究通过蛋白质组学对比分析青鳉野生型XX卵巢与gsdf缺失型XY卵巢,发现有60个差异表达蛋白(differentially expressed proteins, DEPs)上调,158个DEPs下调。GO(Gene ontology)功能富集到细胞间桥、脂质转运等细胞连接结构和能量代谢通路,KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集到RNA降解等关键信号通路,并发现DEAD-box解旋酶6(DEAD-box helicase 6, DDX6)蛋白表达量在gsdf敲除卵巢中显著升高,其mRNA的表达在转录组学分析中呈现相同增加趋势。各物种DDX6的分子结构具有高度同源性和进化保守性,RT-qPCR显示母源性ddx6 mRNA的表达随着青鳉胚胎的发育而减弱,在成体精巢与卵巢组织中均呈现高表达的特征,说明DDX6在配子发...     

联合检测SALL4、OCT3/4、CD117和glypican-3在恶性生殖细胞肿瘤诊断及分型中的应用

目的探讨联合检测SALL4、OCT3/4、CD117和glypican-3在恶性生殖细胞肿瘤(malignant germ cell tumors,MGCTs)诊断和分型中的应用价值。方法采用免疫组织化学Envision法检测117例MGCTs中SALL4、OCT3/4、CD117和Glypican-3的表达情况,包括25例精原细胞瘤、12例无性细胞瘤、20例生殖细胞瘤、18例胚胎性癌、42例卵黄囊瘤,另选取24例非生殖细胞恶性肿瘤作为对照,包括8例卵巢透明细胞癌,6例卵巢浆液性癌,5例胸腺癌,5例淋巴瘤。结果SALL4在全部MGCTs中均呈细胞核弥漫强阳性表达;OCT3/4在精原细胞瘤(24/25)、无性细胞瘤(11/12)、生殖细胞瘤(19/20)以及全部胚胎性癌(18/18)中呈细胞核阳性表达,在卵黄囊瘤均阴性;CD117在精原细胞瘤(23/25)、无性细胞瘤(11/12)、生殖细胞瘤(18/20)以及部分卵黄囊瘤(26/42)中呈不同程度的细胞膜阳性表达,仅在少数(2/18)胚胎性癌呈灶性表达;glypican-3在卵黄囊瘤(37/42)中瘤细胞的细胞质表达,另在(3/18)例胚胎性癌、(1/12)例无性细胞瘤呈灶性表达。24例对照中,SALL4、OCT3/4均为阴性,CD117在1例卵巢浆液性癌和1例胸腺癌中呈灶性表达,glypican-3在1例卵巢透明细胞癌中呈灶性表达,其余肿瘤CD117、glypican-3均阴性。结论 SALL4可作为MGCTs病理诊断的通用免疫标记物,OCT3/4和CD117有助于精原细胞瘤、无性细胞瘤、生殖细胞瘤以及胚胎性癌的诊断和鉴别诊断,glypican-3和CD117阳性有助于卵黄囊瘤的诊断。联合检测这4个抗体在MGCTs的病理诊断和分型中有很高的临床应用价值,可作为一线抗体组合推广运用。     

整体原位杂交检测ERα基因在小鼠胚胎发育中的表达

为制备地高辛标记的小鼠雌激素受体a(ERa)RNA探针,用其研究ERa在小鼠胚胎发育过程中的表达.通过RT-PCR,获得ERa基因片段,构建ERa/pGEM-3Z重组质粒,分别用Hind Ⅲ和EcpRI进行酶切得到线性化DNA片段,以17和sp6聚合酶合成地高辛标记的正反义RNA探针,然后通过胚胎整体原位杂交技术分析ERa在小鼠胚胎中的表达.结果构建了ERa/pGEM-3Z质粒,获得高效价的正反义digERaRNA探针.运用该探针检测到ERa在10.5 dpc胚胎的前脑、脊神经管、生殖嵴、肢芽及颌弓中表达,在13.5 dpc胚胎的端脑、中脑、脊髓、肢芽及生殖系统中表达,为进一步研究ERa在小鼠胚胎发育中的功能打下了基础.     

线虫Distolabrellus veechi的生殖系统及配子发生

以线虫Distolabrellus veechi的卵巢和精巢为材料,用甲醇固定,DAPI荧光染料对细胞核进行染色,通过Normaski荧光显微镜对其生殖系统结构、性细胞染色体数目、体细胞染色体数目进行了观察.结果显示了该线虫雌虫和雄虫生殖细胞减数分裂Ⅰ前期的细胞核的变化特征;减数分裂Ⅰ前期丝球期雌、雄生殖细胞的二价体数目均为6;卵细胞染色体数目为6,精细胞染色体数目为5或6,其性别决定机制为XX/X0型;体细胞染色体数目为11(雄虫)或12(雌虫)[动物学报 54(3):500-509,2008].     

共表达外源OCT4/SOX2能够激活人胚肾细胞中内源NANOG的转录

自2006年诱导多能干细胞（iPS）技术诞生以来,采用病毒等载体进行的诱导方法已取得了成功,但是其致瘤性的影响限制了病毒载体的推广与应用,而采用非病毒载体诱导iPS细胞成为研究的热点. 本研究通过两个启动子的独立启动,构建了带有绿色荧光标记的OCT4/SOX2共表达诱导载体(pOct4/Sox2-EGFP). 将该载体转染HEK 293FT 细胞后,阳性克隆明显表达绿色荧光,并通过RT-PCR,免疫荧光等方法证明其中的转录因子OCT4和SOX2能在转染细胞中高效表达,同时诱导受体细胞中内源NANOG的转录表达. 本研究说明OCT4/SOX2共表达载体能激活NANOG基因的内源表达,暗示着非病毒不整合载体pOct4/Sox2-EGFP本身或与其它转录因子和小分子结合可用于诱导成体细胞的重编程. 因此,本研究为下一步应用质粒载体诱导体细胞重编程为iPS细胞的研究奠定了工作基础.     

抑制糖酵解活性限制雄性原始生殖细胞的增殖

目的:雄性原始生殖细胞在植入生殖嵴后,会从有丝分裂退出进入静息状态,在这一过程中伴随着细胞内代谢状态的改变,本研究旨在体解析原始生殖细胞增殖的改变与细胞代谢之间的因果关系。方法:通过体内Brdu掺入实验明确不同时间点雄性生殖细胞的增殖状态;分析比较增殖状态和静息状态原始生殖细胞糖酵解相关基因的表达;利用腹腔注射HK2特异性抑制剂2-Deoxy-D-glucose (2-DG),构建糖酵解抑制小鼠模型;通过免疫荧光与qPCR分析抑制糖酵解后原始生殖细胞的表型。结果:免疫荧光结果显示雄性生殖细胞增殖停滞从E13.5开始,至E15.5完全停滞;qPCR和Western Blot显示在此过程中HK2的表达是逐渐降低的;在E11.5抑制小鼠胚胎中的糖酵解过程,可以在E13.5检测到雄性PGCs增殖下降,并且可以抑制多能性基因如Sox2、Oct4的表达。结论:研究发现,E11.5-E13.5雄性原始生殖细胞内增殖与多能性的维持需要糖酵解。改变胚胎糖酵解水平可以影响原始生殖细胞增殖分化进程。     

动物的生殖细胞是从哪里来的

生殖细胞是机体内一种特殊分化的细胞。动物的个体发生就是从雌、雄配子的受精开始的,并借此达到种族繁衍。那么,这些生殖细胞在胚胎发育过程中是怎样形成的?从什么时候开始产生的?以及怎样形成生殖腺的? 现在已证实无脊椎动物和脊椎动物中八个门近九十种动物的生殖细胞是从胚胎的原生殖细胞(Primordial germ cell)发育来的。原生殖细胞在胚胎发育过程中,有些卵裂球内含有一种特殊的细胞质,它可被一定的染料着色,呈现出一定的形态结构,人们把这种物质称为生殖质(germinal plasm)。含有这种生殖质的卵裂球就被称为原生殖细胞,胚胎的生殖细胞就是由它形成的。当然在不同的动物中,这种特殊的细胞质还有别的名称。如昆虫中称为极质(Polar     

红鳍东方鲀转录因子GATA4基因的表达

利用荧光实时定量PCR(q RT-PCR)技术对红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)成鱼的肾脏、肌肉、脑、脾脏、肝脏、精巢和卵巢等组织进行了GATA4基因的表达分析,并对幼鱼不同发育时间的个体水平上的GATA4基因的表达进行分析。结果显示,红鳍东方鲀成鱼的肌肉、脾脏、肾脏和脑等4个组织中的GATA4的表达量差异不显著,精巢、卵巢和肝脏的GATA4的表达量显著高于其他组织(P0.05),GATA4在精巢、肝脏中的表达量显著高于卵巢中(P0.05)。在雄性幼鱼5个发育时期中(23、30、40、60和80日龄),GATA4的表达量从23日龄到30日龄逐渐升高,30日龄最高且明显高于同时期雌鱼GATA4的表达量(P0.01),随后到40日龄之间表达量逐渐降低,从60日龄到80日龄又有上升的趋势。在雌性幼鱼5个发育时期中,GATA4表达量从23日龄到40日龄逐渐升高,40日龄最高且明显高于同时期雄鱼GATA4的表达量(P0.01),到60日龄期间表达量降低,从80日龄后又有上升趋势。各时期雌雄幼鱼,除40日龄外,其他各个时期在雄性中GATA4的表达量均高于在雌性中的表达量。     

小鼠胚胎干细胞向生殖细胞分化的研究

小鼠胚胎干细胞(ESC)在体外可以分化为多种细胞类型,其中包括各阶段的生殖细胞,甚至精细胞和成熟卵母细胞。ESC向生殖细胞分化的效率受到包括生长因子、激素和体细胞等多种因素的影响,在体外形成的是雌性配子还是雄性配子与ESC是XX型还是XY型没有必然联系。简要综述了小鼠生殖细胞在体内外的分化发育、性别决定和增殖等,并总结和展望了ESC向生殖细胞分化研究面临的问题和应用前景。     

DNA损伤和修复中的H2AX磷酸化及其在生殖相关细胞中的作用

H2AX是组蛋白H2A家族常见的变体之一，H2AX磷酸化是指哺乳动物细胞中的组蛋白H2AX在其C端第139位丝氨酸上发生磷酸化修饰形成磷酸化组蛋白H2AX(histone H2AX phosphorylation,γH2AX)的过程。目前，γH2AX的检测方法主要有免疫荧光法、流式细胞术、免疫印迹法。γH2AX是DNA损伤尤其是DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSB)或DNA修复的标志物，已经被应用到医学相关领域，如放射性DNA损伤的检测、癌症的辅助诊断以及预后监测。此外，γH2AX在检测生殖细胞中的DNA损伤及修复和维持胚胎干细胞的自我更新中有重要意义。检测γH2AX水平已成为评价生殖细胞和干细胞质量的重要方法。本文将从H2AX及其家族的生物学特征、γH2AX的检测方法、DNA损伤与修复中的H2AX磷酸化及其在生殖相关细胞中的应用等角度对γH2AX研究进展进行总结和探讨。     

猪原始生殖细胞生物学特性的研究

胚胎生殖细胞（embryonic germ cell,EGC）是由胎儿原始生殖细胞（primordial germ cell,PGC）经体外驯化培养获得的一种多潜能干细胞。研究猪PGC生物学特性对于建立猪EGC及了解猪生殖细胞发育机制具有重要意义。该研究以原代培养的猪PGC为对象,探讨了其生长行为特征及其重编程过程中多能性、生殖系标志基因的表达模式。结果显示,26 d胚胎生殖嵴分离的PGC呈碱性磷酸酶阳性,细胞体积及核质比较大;体外培养初期呈现出较强的增殖及迁移能力,培养第5 d细胞增殖达到平台期,此时克隆高表达Oct4、Sox2、Nanog、c-Myc、Klf4和Ifi tm3（P〈0.05）,低表达Blimp1（P〈0.05）,Nanos1和Stella的表达水平与猪胎儿成纤维细胞无差异;猪PGC形成的原代克隆已经具有多向分化潜能。     

比较两种转录激活系统对生殖相关基因的表达调控

运用由CRISPR/Cas9技术延伸的两种转录激活系统Cas9-p300和dCas9-VPR分别激活生殖特化相关基因,比较它们针对生殖细胞特化基因的激活效率。实时荧光定量PCR结果表明,这两种激活系统均可激活大部分目的基因的表达。其中, Cas9-p300系统激活BLIMP1基因的效率更高, dCas9-VPR系统激活NANOS2、DAZL、SOX17基因的效率更高,两种系统在激活DDX4、TFAP2C基因时效率无显著性差异。由此,本研究通过比较Cas9-p300和dCas9-VPR转录激活系统调控生殖特化相关基因的表达,揭示了不同的转录激活系统在激活生殖特化相关基因时的不同效率,这将为利用转录激活系统研究生殖细胞分化提供理论基础,也将为研究其他发育系统中细胞命运的转变提供借鉴。     

多巴胺对昆虫生殖的调控

多巴胺(dopamine, DA)可以调节昆虫的生殖行为,促进昆虫生殖系统的成熟发育.雄性果蝇(Drosophila)性行为受脑后外侧多巴胺能神经元(PPL2ab)调节,这些神经元的DA合成能力影响雄虫之间以及雌雄之间的求偶行为.果蝇雄成虫脑内DA含量影响性取向, DA水平过高或过低都会诱发雄性果蝇之间的同性求偶行为. DA还参与昆虫生殖行为转变和交配后行为的调节. DA可以作为神经激素,调节昆虫的味觉和嗅觉感受,中枢神经系统内DA对昆虫生殖行为的调节涉及多巴胺/蜕皮激素受体(DopEcR)和蜕皮酮的协同作用,果蝇后脑P1神经元在雄虫求偶信息回路中发挥重要作用. DA可以促进卵成熟发育,调节社会性昆虫生殖状态.对卵成熟发育的促进与DA受体表达的发育阶段性差异有关,并涉及DA、章鱼胺(octopamine, OA)、保幼激素(juvenile hormone, JH)、蜕皮激素(molting hormone, MH)之间的相互作用.黑腹果蝇幼龄雌虫咽侧体(corpus allatum, CA)内多巴胺D2型受体(DD2R)表达水平远低于性成熟雌虫,多巴胺D1型受体(DopR)表达水平远高于成熟雌虫,而DD2R在性成熟雌虫咽侧体内的表达水平远高于幼龄雌虫. DopR, DD2R在脂肪体细胞中的表达情况与CA相反. DA, JH, MH, OA之间的互作通过对相关基因表达和代谢酶活性调节实现.上述激素间的互作还涉及类胰岛素(insulin-like peptides, ILPs)及其信号途径.蜜蜂工蜂的生殖状态受蜂王上颚信息素(queen’s mandibular gland pheromone, QMP)、幼虫信息素、卵巢D2型受体基因的调节. DA对昆虫生殖调控的研究,可以为新药剂开发以及人类脑科学和神经系统疾病机制研究提供参考.     

中国林蛙性腺的发育及温度对其性别分化的影响

为探讨幼蛙性别分化与温度的关系,在恒温和变温条件下培养中国林蛙（Rana chensinensis)受精卵至变态完成,结果表明：（1）胚胎发育到24期时生殖嵴开始出现,25期个别原始生殖细胞（PGCs)已迁移到生殖嵴中,生殖细胞与生殖嵴共同发育成生殖腺;（2）胚胎发育到31期生殖腺出现性别分化,卵巢分化初期较易识别,而精巢分化不明显;…（3）卵巢分化完成于37期,精巢分化完成于变态之后,两侧生殖腺等大;（4）胚胎发育从30期开始,性别分化对温度较为敏感,低温利于雌性化,高温利于雄性化;（5）15－25℃为变温培养时性比发生变化的敏感温度区,缓慢升温雄性比较显著增加,缓慢降温雌性比例显著增加。     

家蚕雄dsx~(M3)异位表达对下游靶基因表达的影响

家蚕双性基因dsx通过雌雄特异选择性剪接并表达影响体细胞性别发育。在对Bmdsx的表达情况进行深入分析时发现了一个新的雄特异剪接体dsx~(M3),但其功能未知。为揭示Bmdsx~(M3)的生物学功能,首次通过转基因在雌蚕中异位表达Bmdsx~(M3),成功获得两个转基因品系T1和T2。在T1和T2中虽未出现发育异常和性反转事件,但在转基因雌性个体中,SP1和Vg的表达量都出现明显下调,而PBP的表达量也出现明显上调,表明新剪接体Bmdsx~(M3)能够调控Bmdsx下游靶基因的表达,暗示Bmdsx~(M3)同样参与家蚕体细胞性别发育。     

人原始生殖细胞的特化和表观遗传重编程研究进展

原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)起源于原肠胚阶段,是生殖细胞的前体细胞,由特定细胞经过一系列分子调控特化而成。PGCs完成特化后迁移进入生殖嵴,在迁移过程中存在一系列的表观遗传修饰的动态变化,包括DNA甲基化和组蛋白修饰等。PGCs迁移的后期会发生两性分化,迁入生殖嵴的PGCs影响原始性腺的发育。有关小鼠PGCs特化、迁移/增殖和两性分化等的机制已得到了广泛研究,而在人类中则由于伦理以及材料获取困难等因素还有待更深入的研究。该文综述了人原始生殖细胞(human PGCs,h PGCs)的特化机制、表观遗传调节在其特化和迁移过程中的作用以及h PGCs对性腺形成的影响。