美國時間8月15日，由全球基因學權威、哈佛大學(Harvard University) Wyss仿生工程研究所教授George Church領導的研究團隊，透過基因與訊號調控，會將人類誘導多能幹細胞(hiPSCs)繞過原始生殖細胞(primordial germ cell, PGC)階段，建立出一種可擴展的人類體外減數分裂模型。為藥物開發和不孕症研究開闢新方向。研究成果已發表在《Science Advances》。

在人體中，卵子與精子的前驅細胞會先以原始生殖細胞的形式存在，經過發育後才會進入減數分裂。而減數分裂的失敗，正是不孕症的主要原因之一，但長久以來科學界缺乏可靠的人類減數分裂體外模型，成為深入理解其作用機制的一大障礙。

過去的體外生殖細胞培養方法，會將人類誘導多能幹細胞(hiPSCs)分化為類原始生殖細胞，並持續培養超過120天，雖然其中部分細胞會表現較少的早期減數分裂基因，但這些類原始生殖細胞實際上仍無法順利完成減數分裂。

研究人員研發出一種跳過原始生殖細胞階段，直接由hiPSCs生成減數分裂細胞的方法。研究人員先篩選出能活化減數分裂的基因，並進一步證實，只要抑制DNMT1、活化視黃酸受體，同時過度表現抗凋亡因子BCL2及促進減數分裂的MEIOC、BOLL或HOXB5，就能在雌雄兩性的hiPSCs中快速誘導減數分裂的啟動。

接著，研究人員進一步透過單細胞RNA定序(scRNA-seq)，驗證這些細胞的特性，結果顯示它們確實為減數分裂卵元細胞(meiotic oogonia)，且到了第12天，細胞能進入減數分裂前期的細線期(leptotene)與偶線期(zygotene)，亦在第15天觀察到具粗線期(pachytene)特徵的細胞。

不過，由於存在染色體聯會(chromosome synapsis)上的缺陷，這些細胞仍無法順利進入減數分裂的更後期階段。研究團隊正持續優化系統，讓細胞能通過完整減數分裂。

這項新技術建立了人類體外減數分裂模型，不僅有望推動男性避孕藥的開發與新藥毒性測試的應用，隨著系統持續優化，更可能實現體外生成人類配子，為突破不孕症難題帶來新契機。

資料來源：https://www.genengnews.com/topics/drug-discovery/stem-cell-differentiation-method-induces-meiosis-to-address-infertility/

(編譯/實習記者 康育華)