在与剑桥大学一个团队的合作下,以色列魏兹曼科学研究所的科学家成功在试管中培育出原始生殖细胞(PGC),即可发育为精子和卵细胞的胚胎细胞。

雅各布•汉纳(Jacob Hanna)表示,科学家花费了数年时间才培育出该原始生殖细胞,或可用于治疗男性或女性不育症,从而让那些受过医疗创伤如化疗或经历由年龄引起的身体变化如更年期的不育患者再次怀孕。

“当然,若要实现这个目标,还需要付出更多的努力。”汉纳说,“目前实验室仍面临着一些困难,未能完成该细胞的培育,即从胚胎干细胞中提取成熟细胞,使其发育为精子或卵子。”

但他“相信这些困难终有一天会得到解决。”

该研究成果已在学术期刊《细胞》上发表,可帮助解开生育问题成因之谜,进一步洞悉胚胎发育的早期阶段,或许还能在将来促进新型生殖技术的发展,汉纳补充道。

汉纳表示,此次的突破意义非常重大,因为这是科学家第一次在实验室中实现人体细胞克隆。

原始生殖细胞形成于胚胎生长的前几周,即受精卵中的胚胎干细胞开始分化为若干种基本细胞类型的时候。这些原始细胞一旦分化成“特定细胞”,将继续向精子或卵子前体细胞发育,而这个过程“很大程度上是自主进行的。”汉纳说。

魏兹曼研究所和剑桥大学合作的这项研究是之前原始生殖细胞研究的直接产物,是在日本研究人员2006年的一项发现的基础上开展的。当时,日本研究人员发现了一种直接从常规成熟组织中培育干细胞的方法,称为诱导性多功能干细胞(iPS),促使细胞通过自我克隆生成更年轻更具活力的细胞。诱导性多功能干细胞和胚胎干细胞在医用再生能力上有着相似的功能,但其使用不会像胚胎干细胞那样引起诸多争议。

由于在京都大学做出的杰出贡献,山中伸弥(Shinya Yamanaka)教授以及约翰•戈登(John Gurdon)在2012年获得了诺贝尔生理学奖。

山中和戈登利用小鼠进行研究,汉纳的实验室从另一个方向对该研究展开研究,探索人体诱导多功能干细胞和小鼠胚胎细胞的差别。他们的研究结果发现,小鼠胚胎细胞更容易在实验室环境中维持干细胞的状态,而经过重组的人体诱导性多功能干细胞却有着强烈的分化能力。其中人体诱导性多功能干细胞的重组需要插入四个基因。

通过对该分化过程进行微调,魏兹曼团队(由汉纳和学生研究人员里伊•温伯格带领)成功研制出一种新型诱导性多功能干细胞,他们称其为“天然诱导性多功能干细胞”。该新型细胞有着“更原始”的发育规模,更接近其原始胚胎状态,并且能够分化成任意一种细胞。

原始生殖细胞也可由该新型细胞分化而来。根据汉纳团队和剑桥大学阿齐姆•苏拉尼(Azim Surani )教授实验室团队的研究成果,研究人员发现,通过这个方法,他们把40%的诱导性多功能干细胞成功转化为原始生殖细胞。上述实验结果已经足够证明,原始生殖细胞很有可能被转化为精子和卵子(取决于男性还是女性),汉纳和其他研究人员的发现是精子和卵子替代物培育的一大进步,这些替代物可在试管中培养成功后植入人体。

汉纳表示,现在还有很多的工作要做,而且必须要克服多重难关才能培育出试管精子和卵子。比如,在培育过程中,细胞必须“学会”把体内的DNA一分为二才能成为合格的生殖细胞。

但汉纳相信这个问题可以并将能够得到解决,到了那一天,生儿育女将成为今天数千万没有组建家庭的人的选择。