三维微环境诱导雄性新配子发生并支持成功受精及正常胚胎发育

在再生医学领域，已有多次尝试通过利用三维（3D）培养系统从小鼠胚胎干细胞（ESC）产生功能性新生配子。本研究尝试在一种新型3D微环境中进行新配子发生，以生成可用于授精的新配子。小鼠胚胎干细胞最初在涂有明胶的6孔板上与成纤维细胞单层共培养，然后被封装在海藻酸钠球中。这些球随后浸入特制的类外胚层细胞培养基，然后是类原始生殖细胞培养基中，以促进其向类生殖细胞分化。在分化过程中，免疫荧光分析揭示了生精标记物的一致表达模式。对DAZL（早期生殖细胞标记）、VASA（精母细胞）、BOULE（减数分裂后）和顶体素（精子细胞）进行了检测。分化后的细胞随后被注射到卵母细胞中，并通过钙离子载体激活。胚胎发育通过延时显微术进行监测。在D（天）22、29和36形成的球形新配子，其受精率分别为61.1%、82.7%和80.0%，囊胚形成率分别为20.5%、36.0%和26.3%。对照组的受精率为89.1%，囊胚形成率为76.3%。当考虑胚胎形态动力学时，D29胚胎在64小时达到致密化，在77小时形成囊胚，这与对照组的时间（分别为63小时和77小时）非常接近。D22胚胎显示出最延迟的胚胎发育，致密化发生在68小时，囊胚形成在106小时。尽管受精正常且囊胚形成成功，但效率仍低于最佳水平。然而，我们的系统能够产生可存活的后代，证明复制3D生精小管环境对于生成人工配子至关重要。这消除了在实验动物中进行同种异体/异种移植的需要。