体外引导干细胞启动减数分裂 为最终解决不孕症带来希望

科技日报记者 张梦然

一项由美国哈佛大学Wyss研究所与哈佛医学院联合开展的突破性研究，首次在体外引导人类诱导多能干细胞（iPSC）启动减数分裂。减数分裂是形成健康卵子和精子的最关键生物学过程。相关成果发表于最新一期《科学进展》，为理解人类生殖发育机制以及最终解决不孕症问题带来新希望。

全球超六分之一的成年人会经历不孕症困扰。尽管辅助生殖技术如试管婴儿已取得长足进步，但许多病例的根本原因仍难以解决，尤其是源于生殖细胞发育早期阶段的缺陷。其中，减数分裂的异常被认为是重要源头。

减数分裂是一种特殊的细胞分裂方式，这一过程极为精密，任何环节出错都可能导致非整倍体胚胎，严重影响生育结果。然而，在实验室中复制这一复杂过程始终面临巨大挑战。传统方法通常尝试先将干细胞诱导为“原始生殖细胞”（PGC）状态，再促使其进入减数分裂，但效率极低且难以持续进展。

此次团队另辟蹊径，完全绕过PGC阶段，直接激活减数分裂程序。他们通过基因工程改造干细胞，使其一旦启动减数分裂便发出荧光信号，便于实时监测。随后，他们又系统筛选了多种基因组合，并结合两种小分子化合物，显著提升了减数分裂的诱导效率。

经过对超过64万个细胞的高通量测试，团队鉴定出3个关键调控基因：BOLL、MEIOC和HOXB5。令人意外的是，HOXB5此前并未被明确关联到减数分裂过程里，而此次发现揭示了其潜在的重要作用。

实验结果显示，在优化条件下，细胞可在约12天内完成减数分裂的前两个阶段——细线期和偶线期。到第15天，部分细胞进入粗线期，实现遗传物质交换。这是人类细胞在体外首次被明确诱导进入这一核心生殖过程。

研究还发现了一个引人注目的现象：当培养温度从常规的37℃降至34℃（接近睾丸生理温度）时，无论是源自男性还是女性iPSC的细胞，进入减数分裂的效率均显著提高。这一结果挑战了低温仅有利于精子生成的传统认知，为未来构建人工卵巢微环境提供了重要线索。

专家评论称，该成果逐步揭开人类生命孕育中最神秘的篇章，是迈向“人工配子”技术的关键一步，有望彻底改变生殖医学的格局。

总编辑圈点

科研人员开发了一套新方法，让人类诱导多能干细胞跳过耗时漫长的中间阶段，即原始生殖细胞阶段，仅用15天直接在培养皿中启动减数分裂，而这正是形成精子和卵子的关键过程。当能在实验室观察和控制神奇的减数分裂时，新的发现也随之产生。科研人员找到了此前未与减数分裂产生明确关联的调控基因，还发现了低温环境同样是卵子喜欢的温度。新的成果可以帮助揭开生命初始阶段的神秘面纱，未来还有助不孕不育家庭走出困境。