实验室培养人类精子前体细胞向现实迈进——但完全成熟仍遥不可及

宾夕法尼亚大学的研究人员在实验室生产人类精子方面迈出了重要一步,但这项发表在《细胞·干细胞》上并由《自然·新闻》报道的最新研究也清楚地表明,该领域仍有很长的路要走。

由生殖生物学家Eoin Whelan和发育生物学家Kotaro Sasaki领导的团队,从人类供体的血细胞入手,使用标准的山中因子方法将其重编程为诱导性多能干细胞(iPS细胞),然后将这些细胞引导成原始生殖细胞样细胞(PGCLC)——即通常产生精子或卵子的早期胚胎前体细胞。

将PGCLC推进到下一阶段——存在于睾丸中的未成熟精子前体细胞——精原细胞,一直是一个主要瓶颈。宾大团队通过将人类PGCLC与非生殖性小鼠睾丸支持细胞(提供结构支持和信号因子)混合,然后将混合物移植到活小鼠肾囊膜下的囊袋中,解决了这一问题。

肾囊膜充当了一个体内培养箱:丰富的血液供应提供了血管化、营养物质输送和废物清除,使细胞得以生长和自我组织。六个月后,移植的细胞形成了类似于睾丸组织中的管状结构,人类细胞已进展到精原细胞阶段。

但它们在那里停止了。

这些细胞停滞在未成熟阶段,无法完成产生功能性和活动精子的完整精子发生过程。最终成熟所需的信号仍然未知,现有的实验室环境——无论是小鼠体内还是人工环境——都无法提供这些信号。

这项工作建立在长达十年的研究轨迹之上:Sasaki的团队于2015年首次从人类iPS细胞制造出PGCLC。2020年,另一个团队确定了使当前方法成为可能的小鼠睾丸支持细胞。2023年,研究人员使用实验室培养的卵子从两只雄性小鼠身上繁殖出后代,但用Sasaki的话说,人类版本与小鼠研究相比仍然”远远落后”。

大约40%的男性不育病例病因不明。如果最终能够生产出实验室培养的精子,它们可以帮助完全不产生精子的男性拥有生物学上的孩子。但研究人员强调,他们距离任何临床应用还有很长的路要走,而伦理问题——包括基因改造生殖细胞或创造”设计婴儿”的可能性——仍未解决。

来源

[1] Whelan, E.C., et al.《In vitro derivation of human spermatogonia from pluripotent stem cells.》Cell Stem Cell (2026). DOI: 10.1016/j.stem.2026.06.001

[2] Ledford, H.《Lab-grown human sperm inch closer to reality.》Nature News (2026). https://www.nature.com/articles/d41586-026-02172-6

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