从干细胞培育出有功能的睾丸支持细胞

本文报道了一种新型体外培养方法：利用小鼠胚胎干细胞（ESCs）高效诱导生成功能健全的胎儿睾丸体细胞样细胞（fTeSLCs）。研究团队首先构建了携带Nr5a1和Sox9双报告基因的胚胎干细胞系（N271S9C ESCs），用于实时追踪睾丸体细胞分化过程。起初沿用卵巢体细胞诱导法处理雄性干细胞，却发现细胞呈现偏雌性特征（如Foxl2高表达），说明默认方案不足以启动雄性性腺分化。研究人员发现，关键原因在于Wnt信号通路过度激活抑制了雄性命运决定；于是他们在培养第4天加入Wnt抑制剂IWR1，成功扭转方向，显著促进Sox9高表达的塞尔托利样细胞（SerLCs）和PDGFRα阳性的间质样细胞（ICLCs）生成。单细胞RNA测序证实，这些fTeSLCs在基因表达谱上高度模拟真实胚胎睾丸中的各类体细胞，包括塞尔托利细胞、间质细胞及新近发现的“支持样谱系细胞”。功能验证分两部分：一是将ICLCs移植到缺乏先天莱迪希细胞的ΔFLE小鼠睾丸组织中，它们成功分化为能分泌睾酮的成熟莱迪希细胞，恢复了减数分裂后的精子发生，甚至产生了可受精的圆形精子；二是将SerLCs移植到经白喉毒素特异性清除内源塞尔托利细胞的Amh-DTR小鼠睾丸中，它们重建了生精上皮结构，支撑宿主精原细胞完成完整精子发生，最终也通过圆形精子注射（ROSI）获得健康可育后代。两项实验均证明，体外来源的两类睾丸体细胞不仅形态和分子特征接近天然细胞，更具备真实的生理功能——前者提供雄激素微环境，后者构建生精支架。尽管当前体系尚存在效率偏低（仅个别实验获得活产）、睾酮产量不足、无法获得成熟精子等问题，但该平台首次实现了从多能干细胞出发、全程体外重建功能性睾丸微环境的关键突破，为深入解析性腺发育机制、开发男性不育新疗法（如替代缺失的塞尔托利细胞或莱迪希细胞）以及建立标准化生殖毒性检测模型奠定了坚实基础。