體外引導幹細胞啓動減數分裂 為最終解決不孕症帶來希望

科技日報記者 張夢然

一項由美國哈佛大學Wyss研究所與哈佛醫學院聯合開展的突破性研究，首次在體外引導人類誘導多能幹細胞（iPSC）啓動減數分裂。減數分裂是形成健康卵子和精子的最關鍵生物學過程。相關成果發表於最新一期《科學進展》，為理解人類生殖發育機制以及最終解決不孕症問題帶來新希望。

全球超六分之一的成年人會經歷不孕症困擾。儘管輔助生殖技術如試管嬰兒已取得長足進步，但許多病例的根本原因仍難以解決，尤其是源於生殖細胞發育早期階段的缺陷。其中，減數分裂的異常被認為是重要源頭。

減數分裂是一種特殊的細胞分裂方式，這一過程極為精密，任何環節出錯都可能導致非整倍體胚胎，嚴重影響生育結果。然而，在實驗室中複製這一複雜過程始終面臨巨大挑戰。傳統方法通常嘗試先將幹細胞誘導為“原始生殖細胞”（PGC）狀態，再促使其進入減數分裂，但效率極低且難以持續進展。

此次團隊另闢蹊徑，完全繞過PGC階段，直接激活減數分裂程序。他們通過基因工程改造幹細胞，使其一旦啓動減數分裂便發出熒光信號，便於即時監測。隨後，他們又系統篩選了多種基因組合，並結合兩種小分子化合物，顯著提升了減數分裂的誘導效率。

經過對超過64萬個細胞的高通量測試，團隊鑑定出3個關鍵調控基因：BOLL、MEIOC和HOXB5。令人意外的是，HOXB5此前並未被明確關聯到減數分裂過程裏，而此次發現揭示了其潛在的重要作用。

實驗結果顯示，在優化條件下，細胞可在約12天內完成減數分裂的前兩個階段——細線期和偶線期。到第15天，部分細胞進入粗線期，實現遺傳物質交換。這是人類細胞在體外首次被明確誘導進入這一核心生殖過程。

研究還發現了一個引人注目的現象：當培養温度從常規的37℃降至34℃（接近睾丸生理温度）時，無論是源自男性還是女性iPSC的細胞，進入減數分裂的效率均顯著提高。這一結果挑戰了低温僅有利於精子生成的傳統認知，為未來構建人工卵巢微環境提供了重要線索。

專家評論稱，該成果逐步揭開人類生命孕育中最神秘的篇章，是邁向“人工配子”技術的關鍵一步，有望徹底改變生殖醫學的格局。

總編輯圈點

科研人員開發了一套新方法，讓人類誘導多能幹細胞跳過耗時漫長的中間階段，即原始生殖細胞階段，僅用15天直接在培養皿中啓動減數分裂，而這正是形成精子和卵子的關鍵過程。當能在實驗室觀察和控制神奇的減數分裂時，新的發現也隨之產生。科研人員找到了此前未與減數分裂產生明確關聯的調控基因，還發現了低温環境同樣是卵子喜歡的温度。新的成果可以幫助揭開生命初始階段的神秘面紗，未來還有助不孕不育家庭走出困境。