精原干细胞研究进展

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精原干细胞研究进展

精原干细胞研究进展动物生殖生理学课程论文精原干细

胞移植的研究进展【摘要】 :精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs) 是精子发生的起始细胞。

SSCs 移植是近年发展起来的一项技术，是将供体动物的 SSCs 移植到受体动物的睾丸内，使其在受体睾丸内迁移、定居、增殖并

启动精子发生，产生有受精能力精子的过程。

该技术在雄性不育的治疗、精子发生机制的探讨、干细胞生物

学研究及优质动物或转基因动物繁育等方面具有广阔的应用前景。

本文就 SSCs 移植技术、移植研究的发展和 SSCs 移植应用作

一综述。

【关键词】 : 精原干细胞、移植、鉴别、分离、受体Progress on Spermatogonial Stem Cell Transplantation 【Abstract】 : Spermatogonial stem cells (spermatogonial stem cells, SSCs) are initiating cells of sperm production. SSCs transplantation is novel technique developed in recent years, in which the testicular cell suspension from donor animals is microinjected into seminiferous tubes at the surface of the host testis, and subsequently, the donor SSCs survive, migrate, proliferate, initiate the spermatogenesis and produce the sperms with normal fertilization ability in the host testis.

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This technique provides a new opportunity for therapy of sterile male, study of spermatogenesis mechanism and production of transgenic animals. Here the advances in SSCs transplantation are reviewed. 【Keywords】 : Spermatogonial stem cells; transplant; Identification; separation; receptor 干细胞是一类具有自我更新能力和分化潜能的细胞，包括胚胎干细胞和成体干细胞。

精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs) 是一种成体干细胞，位于生精上皮基底部，是具有高度自我更新能力和多向分化潜能的细胞，是哺乳动物成体睾丸生精上皮中唯一可复制的多能二倍体细胞，能在体外分离纯化、培养、冻存，可进行同体或异体移植。

SSCs 移植是从可育供体将 SSCs 移植到不育受体睾丸中，使供体来源的精子发生在受体睾丸中恢复的过程。

其结果是供体基因型通过受体传给受体子代。

SSCs 移植有助于阐明雄性生殖干细胞和其在睾丸的生理功能，有助于开发出分离与培养精原干细胞体外系统，检查精子发生缺陷，纠正雄性不育和引入遗传改变进雄性生殖系。

本文就 SSCs 移植技术、移植研究的发展、应用及潜在的问题作一综述。

1 SSCs 的生物学特性SSCs 来源于原始生殖细胞(primordial germcells， PGCs) ， PGCs 先演化为性原细胞，性原

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细胞再发育为 SSCs[1]。

初始 SSCs 为单个型( A single， As) 精原细胞， As 能自我更新或者分裂产生 2 个通过胞质桥相连的对称型( A paired， Apr) 精原细胞， Apr 进一步分裂形成 4、 8、 16 个细胞的链状排列型(A aligned， Aal) 精原细胞。

Aal 即为第 1 代分化的 A1 型精原细胞。

A1 随后进行连续 6 次的细胞分裂，依次产生 A2、 A3、 A4 等中间型和B 型精原细胞， B 型精原细胞经过数次分裂后，体积增大分化为初级精母细胞，再经过减数分裂产生精子细胞，最终形成精子[2] 。

目前认为，仅单个型原细胞具有干细胞性质，即所谓的精原干细胞。

因此， SSCs 又被称为 As 型精原细胞。

SSCs 相对数量极少，仅占成体生殖细胞的0. 02%~0. 03%[3]。

SSCs 一方面能够自我更新，产生新的干细胞以维持自身数量的恒定，一方面能够在自身基因或外来信号的调节下增殖分化为各阶段的 - 1 -动物生殖生理学课程论文生殖细胞直至精子。

2 SSCs 移植技术自从 1994 年 Brinster 等利用显微注射技术，以 LacZ 基因为报告基因，将正常小鼠的SSCs 移植入白消安处理过或遗传缺陷的小鼠曲细精管中的试验成功以来， SSCs 移

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植技术得到了很大的发展［4］。

目前， SSCs 移植技术一般需要经过 5 个步骤：

1) 供体的选择；2) SSCs 的体外培养； 3) SSCs 的鉴别与分离；

4) 受体动物的准备； 5) 移植操作，即将移植液注入受体睾丸的生精小管中。

2. 1 供体的选择作为 SSC 移植的供体动物，首先要带有一定的标记以区别于受体本身的细胞。

目前，常用的受体动物是能在精子发生各阶段都表达 E colil -半乳糖苷酶的转基因小鼠，这种小鼠的精原细胞在含 5-溴-4-氯-3-吲哚-D-半乳糖苷(X-gal) 的培养液中可被孵育染成蓝色，可与受体本身的精原细胞相区别。

另外， Kanatsu 等使用能在身体所有细胞都表达绿色荧光蛋白(GFP) 的新生期转基因小鼠，这种小鼠的精原细胞在荧光显微镜下可见绿色荧光[5]。

这两种动物都是良好的供体动物。

选择供体动物将其麻醉，取出睾丸，消化分散曲精小管，收集 SSC。

2. 2 SSCs 的体外培养 1998 年， Nagano M 第一次提出小鼠的 SSCs 需经体外培养一段时间后才能移植，其目的是使 SSCs 在体外增殖，增加移植的数量，并使细胞能够在培养时进行自身的损伤修复，从而提高移植成功率。

在体外培养条件下，添加干细胞因子(stem cell factor， SCF)、