从颗粒细胞和血细胞来源的同基因人诱导多能干细胞生成人原始生殖细胞样细胞

Generation of human primordial germ cell-like cells from cumulus and blood cell-derived isogenic human induced pluripotent stem cells†

作者信息Silvia Llonch, Laurie Pinel, Tom Mattimoe, Jacqueline Severino, Filippo Zambelli, Anna Mallol, Karen Freire Carvalho, Laura Batlle-Morera, Rita Vassena, Bernhard Payer
PMID42113606
发布时间2026-08-18
DOI10.1093/biolre/ioag101

实验完整度

包括体细胞重编程、多能性验证、三胚层分化、核型分析、RNA-FISH X染色体状态分析及hPGCLC分化实验,但缺乏体内功能验证。

主要模型

PBMC来源的hiPSC克隆 颗粒细胞来源的hiPSC克隆 hPGCLC细胞

重点核对

hiPSC克隆的核型正常 三胚层分化能力 XIST/XACT/ATRX的RNA-FISH状态 hPGCLC分化效率(CD38和碱性磷酸酶双阳性细胞比例)

摘要

多能干细胞体外向生殖细胞分化的最新发展开启了人类生殖领域的机制研究。结合诱导多能干细胞(hiPSC)重编程,体外配子发生为患者特异性疾病建模方法提供了途径。然而,目前的方案仅限于生殖细胞发育的早期阶段,因此需要进一步改进。为了更接近这一目标,我们旨在确定能够进行体外生殖细胞分化的高质量hiPSC系的最佳生成条件。我们从同一女性供体中分离了两种临床上可获得的体细胞类型,即外周血来源的单核细胞和颗粒细胞,并将其重编程为人诱导多能干细胞(hiPSCs)。随后,我们评估了它们向内胚层、中胚层和外胚层的分化能力,并评估了其X染色体失活状态,这是干细胞质量的关键指标。最后,我们比较了PBMC和颗粒细胞来源的hiPSCs分化为人类原始生殖细胞样细胞(hPGCLCs)的能力。我们发现,尽管细胞系之间存在差异,但两种细胞类型来源的hiPSCs均能产生hPGCLCs,并且X染色体状态的变异似乎总体上不干扰该过程。我们的研究结果为从不同的临床可用起始材料进行生殖细胞分化提供了见解,为未来针对生育障碍的患者特异性研究提供指导。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
来自不同体细胞来源(外周血单核细胞和颗粒细胞)的hiPSCs是否具有相同的分化为原始生殖细胞样细胞的能力,以及X染色体状态是否影响这一过程?
核心机制
克隆CC5的hPGCLC分化效率低下可能与其iMeLC阶段MIXL1和EOMES低表达以及SOX3、CDH1和FGF2高表达有关,而这些基因的表达受细胞来源和X染色体状态影响。
主要证据
通过FACS和qRT-PCR分析,发现五个克隆(除CC5外)的hPGCLC分化效率相似(约10%),而CC5几乎无法形成hPGCLCs(约1%)。
研究意义
本研究提供了概念验证,表明颗粒细胞和PBMC来源的hiPSCs可作为生成患者特异性hPGCLCs的起始材料,为未来模拟人类生殖细胞发育和生育障碍提供工具。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体细胞采集和重编程

获得来自同一供体的外周血单核细胞和颗粒细胞,并重编程为hiPSCs。

收集外周血和颗粒细胞,分别用CytoTune-iPS 2.0 Sendai Reprogramming Kit转导,在iMEF或Matrigel上培养,获得hiPSC克隆。

2

hiPSC表征

验证hiPSC克隆的多能性、核型和三胚层分化能力。

通过免疫荧光检测多能性标志物,G显带核型分析,并诱导三胚层分化。

3

X染色体状态分析

评估hiPSC克隆的X染色体失活状态。

使用RNA-FISH检测XIST、XACT和ATRX的表达,对细胞进行分类。

4

hPGCLC诱导

评估hiPSC克隆分化为hPGCLC的能力。

将hiPSCs诱导为iMeLCs,再分化6天形成hPGCLC聚集体,并通过FACS和qRT-PCR分析标志物。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

体细胞重编程
验证X染色体状态
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
透明质酸酶Vitrolife--
G-MOPS缓冲液Vitrolife--
DMEM/F12培养基----
CytoTune-iPS 2.0仙台病毒重编程试剂盒InvitrogenA16517
ReproTeSR培养基Stemcell Technologies5926
mTeSR-1培养基Stemcell Technologies85851
基质胶Corning356231
Y-27632Tocris Bioscience1254
STEMdiff三胚层分化试剂盒STEMCELL Technologies05230
LSRII流式细胞仪BD Biosciences--
Triton X-100SigmaX-100
牛血清白蛋白SigmaA2058
DAPISigma--
KaryoMAX秋水仙胺Gibco15212012
0.05%胰蛋白酶-EDTAGibco25300054
DMEM培养基Gibco10565-018
胎牛血清Thermos10270-106
GSL-120扫描仪Leica Biosystems--
XIST探针Integrated DNA Technologies--
酵母tRNALife Technologies15401029
人COT DNAMerck11581074001
NucleoBond Xtra BAC试剂盒Macherey-Nagel740436.10
切口平移混合物Roche11745808910
Cy3-dUTPChemCruzsc-472858
Sephadex G-50柱GE28903408
含DAPI的Fluoromount封片剂Life technologies00-4959-52
人血浆纤连蛋白SigmaF0895
GMEM培养基Wisent322-005-CL
敲除血清替代物Gibco10828-028
非必需氨基酸Gibco11140050
谷氨酰胺补充剂Gibco5050061
β-巯基乙醇Gibco31350010
激活素APeprotech120-14
CHIR99021Sigma AldrichSML1046
PD173074Tocris Biosciences3044
EZSPHERE微孔板ASM4810-900SP
人白血病抑制因子Peprotech300-05
骨形态发生蛋白4R&D Systems314-BP-050
人干细胞因子Peprotech300-07
人表皮生长因子R&D Systems236-EG
脱氧核糖核酸酶I----
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74106
QuantiTect逆转录试剂盒Qiagen205314
Quantinova SYBR GreenQiagen208056
QuantStudio Pro6实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体细胞采集
供体激素刺激方案、卵泡直径、采血时间
阅读提示:Materials and methods: Somatic cell collection
重编程
PBMC红细胞祖细胞扩增天数、转导MOI、接种密度;颗粒细胞转导MOI
阅读提示:Materials and methods: Somatic cell reprogramming
hiPSC培养
培养基(mTeSR-1)、传代方法(EDTA)、ROCK抑制剂浓度
阅读提示:Materials and methods: hiPSC maintenance
三胚层分化
分化试剂盒、检测时间点(第5天/第7天)、表面标志物
阅读提示:Materials and methods: Cumulus and blood-derived hiPSCs characterization
X染色体状态分析
RNA-FISH探针、杂交条件、细胞计数数量
阅读提示:Materials and methods: RNA-fish
hPGCLC诱导
iMeLC诱导密度和时间、hPGCLC诱导密度和时间、细胞因子浓度
阅读提示:Materials and methods: hPGCLC induction