体外诱导小鼠精原干细胞生成精子关键基因的筛选和培养体系的完善

Regeneration of spermatogenesis induced by in vitro testicular tissue could be a potential solution for parts of azoospermia patients. Although it is possible to regenerate spermatogenesis by in vitro embryonic stem cells (ESC), pluripotent stem cells (iPS),mesenchymal stem cells (MSC) induction, mesenchymal stem cells (MSC) induction, the efficiency of producing the functional sperm is still rather low. Spermatogonial stem cells (SSC) are the adult tissue stem cells in the testes that balance self-renewing and differentiating divisions to maintain continuous sperm production throughout the postpubertal life of men. Even compared of the induction conditions from ESC, iPS and MSC, regeneration of spermatogenesis from SCC to round spermatid in our preliminary study is about 13-15%, but it is still difficult for us to get fully differentiated sperm in vitro. By using single-cell RNAseq techniques, we try to finger out the critical genes involved in differentiation from the SCC. By optimizing the culture conditions to improve the induction efficiency. Hopefully, our study could provide a mechanism for the clinical treatment of male infertility.

通过睾丸组织培养诱导精原干细胞生成成熟精子，为将来解决部分无精症患者生育问题提供了潜在的解决方案。现有方法主要通过体外诱导胚胎干细胞（ESC）、诱导的多潜能干细胞（iPS）、间充质干细胞（MSC），虽有成功但精子产生的效率还极低。精原干细胞（SSC）是位于曲细精管基膜上既能自我更新维持自身数量恒定，又能定向分化产生精子的一类高度分化的成体干细胞，其培养环节和诱导因素相对ESC、iPS和MSC相对简单，我们前期体外能够将精原干细胞诱导成圆形精子的效率提高到13%-15%，但是没有加尾成熟精子。利用单细胞转录组测序技术可以确定在精原干细胞到精子分化过程中起关键作用的小分子化合物、细胞因子或基因。通过体外调控这些因子优化培养条件，提高体外小鼠睾丸组织诱导成熟精子的效率，为精子生成障碍导致不育症的临床治疗提供理论依据。

通过睾丸组织培养诱导精原干细胞生成成熟精子，为将来解决部分无精症患者生育问题提供了潜在的解决方案。精原干细胞（SSC）是位于曲细精管基膜上既能自我更新维持自身数量恒定，又能定向分化产生精子的一类高度分化的成体干细胞，本研究前期体外能够将精原干细胞诱导成圆形精子的效率提高13%-15%，但是没有加尾成熟精子。体外培养小鼠睾丸组织，利用显微切割技术分离单细胞，进行单细胞转录组测序并进行GO和KEGG分析筛选培养组织和出生后同期成体睾丸组织差异表达基因，其中与细胞周期和凋亡相关的多个基因表达发生变化。研究发现体外培养睾丸组织，培养基中添加IGF-1因子，能够降低生精细胞凋亡率，增加圆形精子和长形精子的比例。研究表明IGF-1在精原干细胞的生精过程中发挥了至关重要的作用。本项目共发表3篇SCI文章（其中第一标注1篇）。