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生殖系细胞的发生是目前生命科学研究的热点课题,但是在哺乳动物中,生殖细胞发生、特化的具体时间和位置仍然是发育生物学界一直研究的难点。胚胎干细胞(ESCs)是全能性干细胞,已经证明胚胎干细胞具有在体内和体外向三个胚层分化及形成生殖嵌合体的能力,因此推测ESCs具有分化成卵母细胞的可能性。原生殖细胞来源于胚胎上胚层(epiblast),是哺乳动物各级生殖细胞的祖细胞。现已证明在体外可以将ESCs诱导为原生殖样细胞(PGCLCs),然后再诱导成为具有受精能力的精子。但是,目前还没有通过干细胞体外诱导与体内卵巢再生结合的方法诱导获得卵子的报道。本研究以Oct4-GFP小鼠的ESCs为基本实验材料,同时将mCherry基因转入ESCs作为干细胞跟踪标记。首先利用小分子化合物Activin AxbFGF、BMP4. BMP8a, SCF和EGF在体外诱导小鼠ESCs向上胚层样细胞(EpiLCs)、原始生殖样细胞(PGCLCs)定向分化,然后将带有红色荧光标记的ESCs、EpiLCs、 PGCLCs分别与12.5d雌性小鼠生殖腺细胞聚合两天后移植到经十二烷基硫酸钠(SDS)处理后的卵巢ECM框架,进而移植到去卵巢的正常小鼠卵巢包膜内,探讨三种细胞对卵巢再生的影响。结果:(1)利用AP染色、免疫荧光染色、RT-PCR、 q-PCR等实验方法证明ESCs在向EpiLCs、PGCLCs的诱导过程中,在形态上基因水平和蛋白质水平上三种细胞分别符合ESCs、 EpiSCs、PGCs的相应形态、相应基因表达、相应蛋白质表达,说明ESCs在诱导过程中不仅维持了细胞的干细胞特异性,而且得到的ESCs, EpiLCs, PGCLCs是下一步实验所理想的细胞材料。(2)12.5d雌性小鼠生殖腺细胞单独,及其分别与ESCs, EpiLCs, PGCLCs三种细胞组合进行的卵巢再生实验中,卵巢样组织回收率分别为:67%(16/24)、75%(18/24)、0%(0/24)、100%(24/24),PGCLCs组卵巢样组织回收率最高。(3)在由ESCs和PGCLCs与12.5d雌性小鼠生殖腺细胞组合形成的卵巢再生实验中,均可观察到正常卵巢结构并检测到表达红色荧光的供体细胞,表明ESCs和PGCLCs移植到体内后参与或促进了卵巢的再生;类似的,在EpiLCs与12.5d雌性小鼠生殖腺细胞组合形成的非卵巢结构移植体中也检测到了表达红色荧光的标记细胞,但是目前并没有观察到正常的卵巢结构,我们推测EpiLCs对于卵巢再生具有一定的抑制作用。终上所述,本研究所用的ESCs在体外条件下可以定向诱导形成EpiLCs和PGCLCs,而且这三种不同类型的细胞ESCs、EpiLC、 PGCLCs与12.5d雌性小鼠生殖腺细胞聚合后分别可以在再生移植体中检测到标记细胞,但是对卵巢再生的影响差异极大,其中PGCLCs组的卵巢样组织再生效率最高,相关机制需要进一步探讨。