哺乳动物精原干细胞的增殖分化及其移植技术的应用

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是指位于睾丸生精小管基膜上既能自我更新以维持自身群体数量恒定,又能定向分化形成精母细胞,最终形成精子的一类成体干细胞.鉴于其独具的生物学特性,SSCs的研究在干细胞生物学、医学、畜牧业等领域均具有重要意义.通过其建立转基因动物模型,对研究精子的发生机制、重建不育个体的生精功能等都有着重要意义.综述了哺乳动物SSCs的形态特性,增殖分化特性及其调控因素,简述了SSCs移植技术的应用.     

精原干细胞分离、鉴定、培养及其应用进展

雄性哺乳动物睾丸内持续的精子发生是维持其生殖能力的必备条件。精原干细胞(SSCs)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。现对SSCs分离、鉴定与培养等技术及其应用的进展进行综述,发现两步酶消化、差异贴壁、磁珠分选等方法是体外分离与纯化SSCs的常用方法。特异性标志物的研究一直在推进SSCs的纯化与鉴定,并仍将是SSCs技术的研究重点之一。培养基、血清、生长因子和饲养层在SSCs体外培养中至关重要,但长期培养中血清可引起SSCs分化的问题有待解决。在基础与临床方面的应用中,SSCs体外培养系统为研究精子发生过程、遗传学、雄性辅助生殖和细胞再生治疗等开辟了新的道路。     

哺乳动物精原干细胞体外分离培养研究进展

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)作为成体干细胞的一种,具有高度自我更新和分化潜能。近几年研究发现,SSCs的体外培养是表观遗传基础研究、精子发生机制深入探索以及治疗雄性不育的基础条件。本文根据国内外SSCs相关研究,对哺乳动物SSCs的生物学特性、体外分离培养和鉴定等作一综述,以期为哺乳动物SSCs和其他干细胞的长期体外培养以及建系提供一定的借鉴。     

哺乳动物精原干细胞的分子标记及调控

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是一群生活在睾丸特殊微环境中并能自我更新和具有多向分化潜能的细胞,是精子发生的基础。近年来,通过对SSCs表面的α6-和β1-整合素、CD9、GFRA1等主要标记分子,以及对GDNF、Plzf、泛素、LIF等决定SSCs自我更新和分化的多种细胞因子和基因的研究发现,目前在SSCs的分离、鉴定和生物学特性方面已获得新的成果。本文简述了目前哺乳动物SSCs主要的标记分子及自我更新与分化的调控机理,以期为该领域及其他干细胞研究提供一定的借鉴。     

精原干细胞技术研究进展

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是位于睾丸曲细精管基膜上能自我更新和连续分化产生精子的最原始精原细胞,是雄性体内唯一能将遗传信息自然传至子代并可终生复制的双倍体细胞,对复杂的精子发生过程有着至关重要的作用。作为一个未分化细胞群体,SSCs在精子生成和物种进化所必需的基因传递中发挥作用。基于课题组多年的研究,该文较系统地评述了SSCs的生物学特性、分离富集、体外培养影响因素和移植技术等方面的进展,以期对雄性辅助生殖、细胞再生治疗、畜牧业生产等研究应用提供借鉴。     

维甲酸诱导精原干细胞分化过程中DNA甲基转移酶表达研究

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是雄性哺乳动物体内能进行自我更新并通过精子发生将亲代遗传信息传递给子代的一类细胞。多项研究表明,维甲酸(retinoic acid,RA)可诱导SSCs分化,启动减数分裂。目前,关于维甲酸诱导SSCs体外分化的分子机制已取得一定进展,但此过程的DNA甲基化调控机制尚未探索。DNA甲基转移酶(DNA methyltransferases,Dnmts)催化DNA甲基化,研究SSCs分化前后Dnmts的表达变化将有助于本研究从表观遗传层面理解维甲酸诱导的SSCs分化过程。因此,在本研究中,首先通过两步酶消化法和免疫磁珠法从小鼠睾丸组织中分离纯化SSCs并建立细胞系。该细胞系在体外传代超过60代,并且表达Oct4、Plzf、Etv5、Dazl和Mvh等标志物。然后,本研究通过探索维甲酸诱导条件,建立了SSCs的体外分化体系。经维甲酸处理后,对SSCs自我更新起决定作用的转录因子Plzf及其共表达基因Oct4的表达下降,而分化相关基因(Stra8,c-Kit)表达上调。最后,本研究对SSCs分化前后Dnmts表达进行检测。检测显示与正常组SSCs比较,维甲酸处理组SSCs中Dnmt1、Dnmt3a表达下调。该发现初步表明Dnmt1、Dnmt3a在维甲酸诱导SSCs体外分化过程中起调控作用,为阐述维甲酸如何诱导SSCs分化的分子机制提供了新的证据。     

精子发生转录调控机制的研究进展

精子发生过程中的转录调控是由一系列基因表达和调控事件组成的复杂过程,影响精子的形成、质量和功能。转录调控过程介导与精子形成密切相关的基因,包括精子特异性基因、组蛋白基因和其他转录因子的基因表达。这些基因的表达和沉默受到转录因子、表观遗传修饰和非编码RNA等多种机制的调控。此外,转录调控在精子发生的不同阶段起着不同的作用,包括精原干细胞的自我更新和分化、精母细胞的减数分裂和精子细胞的变形成熟。深入理解精子发生中的转录调控机制对于研究精子形成的生物学过程、解析生育障碍的病理机制以及开发生育问题相关的治疗方法具有重要的意义。     

精子形成中的表观遗传调控

精子形成是指单倍体球形精子细胞分化发育成为精子的过程。这一连续进程包含一系列复杂的生化事件和剧烈的形态变化,涉及顶体和尾部形成、组蛋白-鱼精蛋白转换、细胞核压缩和细胞质丢弃等。近期研究发现,表观遗传调控在精子形成过程中发挥重要作用,对确保精子细胞正常发育和精子生成至关重要。现总结近期的相关研究进展,从DNA甲基化和组蛋白修饰两个方面简介精子形成过程中的表观遗传调控功能和机制。     

睾丸支持细胞对精原干细胞发育的调节

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是位于睾丸曲精小管基膜上既能自我更新,又能定向分化的一类原始精原细胞.鉴于其独具的生物学特性,SSCs研究在干细胞生物学、医学、畜牧业等领域均具有重要意义,但目前有关其更新、分化的调控机制仍不清楚.干细胞的发育受其外部特定发育环境及其内在因素的综合调控.最近以睾丸支持细胞为主要结构组分的发育环境对SSCs行为的调控研究备受关注且取得快速进展.综合相关报道,主要就哺乳动物睾丸支持细胞对SSCs更新、分化的调节进行了评述,以期为本领域及其他干细胞研究提供借鉴.     

大鼠精原干细胞的微滴培养法

精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）作为成体干细胞的一类,既具有自我更新和分化的潜能,又可向子代传递遗传信息。阐明其增殖过程及分化特性对SSCs的进一步应用具有重要意义。小鼠SSCs的微滴培养研究显示,微滴培养技术与常规培养方法相比具有独特的优势。然而其他物种的SSCs能否实现微滴培养尚有待证实。该研究旨在利用微滴培养法建立大鼠SSCs体外培养技术。5、8、10、20、40个大鼠SSCs分别置于20此微滴中培养,用丝裂霉素处理的STO细胞作为滋养层。倒置显微镜观察记录大鼠SSCs的增殖状态。一个月后,对微滴培养的SSCs进行免疫荧光双标记染色鉴定。结果显示,一个微滴内接种5个SSCs就能实现扩增培养;培养一个月后,SSC仍然表达其特异的标记基因分子如CDH1、OCT4、PLZF、Thy1和Gfra1。体外诱导分析显示,微滴培养的大鼠SSCs具有分化为精母细胞的能力。大鼠SSCs微滴培养法的建立,为其他物种SSCs的培养提供了借鉴,也为再生医学和生命科学相关领域的研究提供了技术平台。     

胶质细胞源性神经营养因子引发精原干细胞自我更新的信号通路

胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)是TGF-β超家族的一个相关成员。哺乳动物睾丸曲细精管内支持细胞分泌的GDNF,能促进精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)的自我更新与增殖。SSCs去分化诱导产生的多能干细胞已被广泛应用于再生医学领域,且SSCs在制作转基因动物、男性不育治疗和体外实施精子发生过程等方面,具有极大的应用价值。所以,GDNF引发SSCs自我更新的作用机理非常值得探索。通过对GDNF引发SSCs自我更新的信号通路进行系统梳理,我们发现了如下的作用过程:GDNF与GFR-α1特异性结合,活化Ret蛋白酪氨酸激酶,随后激活Ras/ERK1/2、PI3K-Akt和SFK信号通路,促进SSCs的自我更新;同时,在该过程中还存在信号通路间的交联对话现象。     

哺乳动物精子形成过程的研究——超薄切片和冷冻蚀刻

哺乳动物精子发生过程包括精原细胞有丝分裂、精母细胞减数分裂和精子形成。精子形成就是将子细胞发育为精子的过程,在细胞学和遗传学上都具有重要意义。本文报道采用冷冻蚀刻和超薄切片两种方法制备大白鼠、小白鼠、狗、人的睾丸样品,在电子显微镜下的观察结果,讨论精子头,尾的形成和内质网、高尔基复合体在精子形成中的作用。     

非人灵长类动物精原干细胞研究进展

精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）是维持精子发生的一类干细胞,由于与人亲缘关系的相近性,使得开展非人灵长类动物SSCs研究具有重要的理论意义和比较医学价值。本文综述了非人灵长类动物SSCs的生物学特性、鉴定方法、冷冻保存、移植及生精细胞缺失模型建立等方面的研究进展。     

精原干细胞微环境研究进展

精原干细胞(spermatogonia stem cells, SSCs)是一类在睾丸中具有长期自我更新和分化潜能的生殖细胞(germ cells, GCs),即位于基底膜上的组织干细胞,其自我更新和分化受到周围微环境的调控。近年来对SSCs的研究取得了一系列重要进展,为临床治疗部分男性不育患者带来了曙光。其中,微环境对SSCs的调节功能的研究尤为重要,微环境负责整合不同类型的细胞成分、细胞外基质、细胞外调节分子及激素等对SSCs的作用,从而调节SSCs命运。关于SSCs微环境的研究已开始逐步成为干细胞研究的主要内容之一。本文主要对小鼠(Mus musculus)SSCs微环境的细胞组成、调控因子以及特点等研究现状进行了综述,为深入研究SSCs微环境的结构和功能提供背景资料,希望在未来能够通过多种研究模式复用,发现更为丰富的细胞表型和微环境因子。     

牛精原干细胞体外分化潜能的分析

家畜精原干细胞操作的核心技术是精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)的长期培养。至今家畜精原干细胞的长期培养方法还没有完善。其中的一个原因是缺乏简便有效的家畜精原干细胞生物活性鉴定手段。该研究的目的是建立一种牛精原干细胞生理潜能的体外分析方法,用于体外培养的牛精原干细胞的生物活性鉴定。首先培养牛精原干细胞,进而用干细胞因子(stem cell factor,SCF)对体外长期培养的牛精原干细胞进行诱导分化。在诱导分化过程中对细胞进行显微观察,并且用免疫荧光染色法鉴定分化的细胞。观察结果显示,经过诱导培养8 d后,牛精原干细胞形态发生了明显改变;细胞的运动行为显示出精母细胞特有的特征。免疫荧光染色结果显示,分化的细胞表达精母细胞的标记基因Scp3。上述结果例证了体外培养的牛精原干细胞具有分化为精母细胞的潜能。该研究建立了牛SSCs体外诱导分化的分析方法,用于鉴定体外培养的牛SSCs的生理潜能。但是体外诱导培养条件不能满足牛SSCs减数分裂的全部要求,导致出现一些不完全符合精母细胞特征的现象。诱导分化培养液尚需改进。     

哺乳动物精原干细胞自我更新调控的研究进展

精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）具有自我更新和分化的功能,这两种功能的平衡协调不仅能维持其自身数量的稳定,还能满足雄性动物精子生成的需要。近几年,由于细胞培养技术、基因工程技术、生殖细胞移植技术的建立和完善,使SSCs自我更新调控机制的研究取得了许多突破,主要体现在蛋白调控因子和微小RNA分子以及DNA甲基化新作用的发现等方面。该文将着重围绕调控SSCs自我更新的外源性细胞因子和内源性转录因子等蛋白因子进行综述,以期为哺乳动物SSCs的深入研究提供借鉴。     

Dynamics of F-actin during spermiogenesis in Gampsocleis gratiosa ( Orthoptera: Tettigoniidae)

为阐明F-肌动蛋白在优雅蝈螽Gampsocleis gratiosa Brunner von Wattenwyl精子形成过程中的动态变化,本研究利用微分干涉相衬技术和免疫荧光技术首次对优雅蝈螽精子形成过程中的F-肌动蛋白进行了细胞定位,利用透射电镜技术从超微水平观察了优雅蝈螽精子顶体复合体的结构.结果显示:精子形成早期,F-肌动蛋白富集于亚顶体区域,形态由“球状”转变为“棒锥状”;精子形成中期,F-肌动蛋白呈“倒Y型”分布于亚顶体区域和细胞核前端两侧;精子形成后期,亚顶体区域的F-肌动蛋白解聚消失,F-肌动蛋白呈“箭头状”,仅分布于顶体复合体扩张的两翼中.F-肌动蛋白动态变化伴随着细胞核和精子头部的形态改变,F-肌动蛋白的动态装配在精子顶体复合体形态构建和细胞核的形变中起着重要的作用.本研究还发现未成熟的精子尾部有一些富含F-肌动蛋白的细胞质微滴,与精子形成过程中多余细胞质和细胞器的外排有关.F-肌动蛋白的动态变化研究为进一步阐明细胞骨架蛋白在昆虫精子形成过程中的功能和作用机制奠定了基础.     

精原干细胞命运调控的研究进展

精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs)是体内一类特殊的成体干细胞,它的自我更新和分化平衡决定着雄(男)性持续一生的精子发生过程,是遗传信息在物种间世代稳定传递的基础。半个世纪以来,对SSCs的识别、培养、移植和命运调控相关分子机制的研究极大拓展了人们对其生物学特性的认知。该综述将介绍SSCs研究的相关历史、重要里程、进展和依然面临的瓶颈问题,以期为生育力拯救、干细胞基因改造、濒危动物多样性保护、畜牧业生产等研究和应用提供参考。     

优雅蝈螽精子形成过程中F-肌动蛋白的动态变化

为阐明F-肌动蛋白在优雅蝈螽Gampsocleis gratiosa Brunner von Wattenwyl精子形成过程中的动态变化, 本研究利用微分干涉相衬技术和免疫荧光技术首次对优雅蝈螽精子形成过程中的F-肌动蛋白进行了细胞定位, 利用透射电镜技术从超微水平观察了优雅蝈螽精子顶体复合体的结构。结果显示： 精子形成早期, F-肌动蛋白富集于亚顶体区域, 形态由“球状”转变为“棒锥状”; 精子形成中期, F-肌动蛋白呈“倒Y型”分布于亚顶体区域和细胞核前端两侧; 精子形成后期, 亚顶体区域的F 肌动蛋白解聚消失, F-肌动蛋白呈“箭头状”, 仅分布于顶体复合体扩张的两翼中。F-肌动蛋白动态变化伴随着细胞核和精子头部的形态改变, F-肌动蛋白的动态装配在精子顶体复合体形态构建和细胞核的形变中起着重要的作用。本研究还发现未成熟的精子尾部有一些富含F-肌动蛋白的细胞质微滴, 与精子形成过程中多余细胞质和细胞器的外排有关。F-肌动蛋白的动态变化研究为进一步阐明细胞骨架蛋白在昆虫精子形成过程中的功能和作用机制奠定了基础。     

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。