近日，上海海洋大學水產(chǎn)與生命學院李名友、桂朗團隊關于魚類精原干細胞系體外誘導精子發(fā)生研究取得進展。研究表明，體外長期穩(wěn)定培養(yǎng)的馬口魚精原干細胞系可被魚類性腺體細胞誘導生成精子。這是全球首次建立的經(jīng)濟魚類長期培養(yǎng)精原干細胞系，它們不僅能體外產(chǎn)生精子，還已存活長達800天。這為精原干細胞的進一步研究和認識提供了基礎，也為保護魚類瀕危物種、優(yōu)化具有重要經(jīng)濟價值魚類育種的方式提供了新的思路。相關研究成果發(fā)表于國際學術期刊《生物學》(Biology)上。

從一個個又小又圓的馬口魚精原干細胞，到在實驗皿內(nèi)能夠發(fā)育出鞭毛自由擺動的精子，經(jīng)濟魚類生殖干細胞在培養(yǎng)基中完成了發(fā)育成精子的神奇之旅，這種嘗試屬于全球首次。

精原干細胞通過有絲分裂和減數(shù)分裂產(chǎn)生精子，將遺傳信息傳遞給下一代，從而保證物種的延續(xù)。大量的研究表明，體外重塑精子發(fā)生微環(huán)境，可誘導精原干細胞系分化產(chǎn)生精子。在魚類研究中，如何從體外獲得精原干細胞系，并長期培養(yǎng)該細胞系，是關鍵性的技術難題。

全球的研究機構(gòu)都在探索如何獲得長期穩(wěn)定培養(yǎng)的精原干細胞系。李名友、桂朗團隊在前輩的研究成果上，將模式魚干細胞培養(yǎng)技術應用于馬口魚及刀鱭中，在全球首次建立體外長期培養(yǎng)的馬口魚精原干細胞系。

“我們的馬口魚精原干細胞系在體外存活了2年多，就時間來看，可謂是全球第一。”李名友說，“而且它的生長非常穩(wěn)定，具有典型的精原干細胞基因表達模式。由此，我們建立了體外長期培養(yǎng)并產(chǎn)生精子的馬口魚精原干細胞系，以及能誘導其他魚類精原干細胞系產(chǎn)生精子的長江刀鱭性腺體細胞系。”

在實驗室中，馬口魚精原干細胞系與馬口魚精巢細胞共同培養(yǎng)。到了第14天，在培養(yǎng)基中可以觀察到表達紅色熒光蛋白的精子細胞。這表明，馬口魚精原干細胞系正在被逐漸誘導為未成熟精子細胞。在培養(yǎng)16天后，科研人員觀察到馬口魚精原干細胞系分化為更成熟的精子，精子的尾部有輕微擺動行為。這表明，在合適的誘導條件下，馬口魚精原干細胞系可以進入精子發(fā)生階段，產(chǎn)生了神奇的精子細胞。

此次研究突破了無法長期培養(yǎng)養(yǎng)殖魚類精原干細胞系的問題，通過體內(nèi)外的多角度誘導和移植研究，使精原干細胞系體外形成了精子。這為對精原干細胞系的進一步研究和認識提供了基礎，也為保護魚類瀕危物種、優(yōu)化具有重要經(jīng)濟價值魚類育種的方式提供了新的思路。

下一步，李名友、桂朗團隊還將結(jié)合干細胞培養(yǎng)和誘導技術、基因編輯技術和細胞移植技術等多種研究手段，建立繁殖困難、繁殖周期長、珍稀或瀕危魚類的生殖干細胞體系，開展以生殖干細胞基因編輯介導的養(yǎng)殖魚類優(yōu)良種質(zhì)創(chuàng)制新技術。(本報記者 王 春)