北京大学乔杰和汤富酬团队合作研究人类生殖细胞发育取得新进展

2017年4月27日，北京大学第三医院乔杰教授团队与生命科学学院汤富酬研究员团队合作，在Cell Stem Cell杂志在线发表了最新研究成果。此研究成果是该团队围绕人类生殖细胞与胚胎发育机制开展的系列研究最新进展。

在全球范围，人类生育力呈显明降落趋势，我国不孕不育率超过10%，预计有2000多万夫妻承受着不孕不育的痛楚。当代的辅助生殖技术帮助许多不孕不育的伉俪成功获得健康的子女，但即使经最先辈的技术治疗，国内外平均活产率也仅为35%，许多疑难病例经历多周期、长年反复治疗，仍未获得成功妊娠，“怀不上、保不住、生不好”是许多育龄伉俪面临的极大困扰。如何有用解决不孕不育对于家庭和社会的稳固具有庞大意义。制约成功率进步的重要因素在于人类对调节生殖细胞、胚胎正常发育的分子机制熟悉有限。生殖细胞（精子和卵子）是人类维持生命连续、代代相传的种子和纽带。这类特别的细胞与其他细胞有何不同？基因表达调控的特性是什么？祖父辈及怙恃把哪些遗传序列、表观遗传记忆保留给子女？哪些表观遗传记忆信息必须必要消灭？人类对其还缺乏深刻的熟悉。

乔杰教授团队与汤富酬研究员团队密切合作，从2010年始，围绕人类生殖细胞与胚胎发育机制开展了一系列研究，取得庞大突破。研究成果得到了国家向导人的关注，2014年在北大建校116周年之际，研究团队将研究进展及其在临床的应用向习近平总书记进行了汇报。

随后该团队在Nature、Cell、Cell Research等杂志相继发表了关于人类原始生殖细胞、植入前胚胎发育机制的进一步研究成果，发现调控胚胎与生殖细胞发育的关键基因及表观遗传调控的特性，揭示人类表观遗传记忆（DNA甲基化标记）将在子女发育过程中经历大规模的擦除，但一些特别的重复序列元件上仍然残留大量甲基化。这些发现具有特别很是紧张的意义，对辅助生殖技术的安全性评估、生殖内分泌与代谢性疾病是否会遗传给子女或隔代遗传、反复流产或胚胎停育及临床上生殖细胞发育非常相干疾病的研究影响深远。

近日，该合作团队在Cell Stem Cell杂志在线发表了新的研究成果Single-Cell RNA-Seq Analysis Maps Development of Human Germline Cells and Gonadal Niche Interactions，体系阐述了人类胚胎生殖细胞及其微环境细胞发育过程中的基因表达图谱及其调控机理。

该研究对人类胚胎生殖细胞及其微环境细胞在妊娠4殷勤26周的长达5个月的发育关键期的转录组进行了周全、体系、深入的解析与阐释，并通过后续的功能实验对性腺中生殖细胞的分布与定位,以及细胞亚群的正确比例关系等关键特性进行了体系的分析。重要发现有：1.定植到性腺后，人类雌性和雄性胚胎生殖细胞分别经历了四个、两个关键的发育阶段，而且其发育是一个复杂而有序的不同步过程，同时确定了阶段特异性基因；2.鉴定出影响生殖细胞发育的关键微环境细胞及其基因转录特性与外观标志，旌旗灯号通路活性以及核心转录因子网络；3.胚胎生殖细胞与性腺微环境细胞之间通过BMP和NOTCH等旌旗灯号通路进行相互调控，协同维持性腺发育的稳固性和延续性；4.发现视黄酸的快速合成与及时降解之间的正确动态平衡对于人类雌性生殖细胞进入减数分裂起紧张调控作用。

此项研究深化了对于人类生殖细胞的有丝分裂、减数分裂、卵泡发生、细胞迁移、性别分化、生殖细胞-微环境细胞互作等一系列关键的生殖生物学过程的理解；分外是加深了对于生殖系-非生殖系细胞在性腺发育过程中的互动与协同调控机理的理解。该项研究描绘的体内正常心理情况下人类胚胎生殖细胞的发育历程为生殖细胞体外成熟与培养体系的建立奠定了基础，为生殖细胞相干疾病的诊断和治疗提供了靶标。

北京大门生命科学学院博士生李莉、董骥和北京大学第三医院生殖医学中间闫丽盈博士为该论文并列第一作者。乔杰教授和汤富酬研究员为该论文共同通信作者。该项研究得到了国家天然科学基金、国家基础研究计划、北京市科学技术委员会、国家高技术研究发展计划、北京将来基因诊断高精尖创新中间、以及北大-清华联合中间的资助。

图示：在母亲的子宫里，胎儿除了要完成自身的体格发育，还要为本身的子女做好预备，形成原始生殖细胞并进行性腺发育。中间的太极，不同颜色代表既代表牝牡生殖细胞，透露表现其发育特性有不同有雷同，又代表生殖细胞及其微环境细胞，两者相互调控，协同维持性腺发育的稳固性和延续性，寓意牝牡生殖细胞经过长时间发育，在多基因正确调控下，最后形成了成熟的精卵。太极自己是一个卵母细胞，与精子结合形成了复活命。(文/仰东萍)

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