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鱼类长期精原干细胞系培育成功 提供鱼类濒危物种保护新思路

2022-08-16 科技日报 王春
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  近日,上海海洋大学水产与生命学院李名友、桂朗团队关于鱼类精原干细胞系体外诱导精子发生研究取得进展。研究表明,体外长期稳定培养的马口鱼精原干细胞系可被鱼类性腺体细胞诱导生成精子。这是全球首次建立的经济鱼类长期培养精原干细胞系,它们不仅能体外产生精子,还已存活长达800天。这为精原干细胞的进一步研究和认识提供了基础,也为保护鱼类濒危物种、优化具有重要经济价值鱼类育种的方式提供了新的思路。相关研究成果发表于国际学术期刊《生物学》(Biology)上。

  从一个个又小又圆的马口鱼精原干细胞,到在实验皿内能够发育出鞭毛自由摆动的精子,经济鱼类生殖干细胞在培养基中完成了发育成精子的神奇之旅,这种尝试属于全球首次。

  精原干细胞通过有丝分裂和减数分裂产生精子,将遗传信息传递给下一代,从而保证物种的延续。大量的研究表明,体外重塑精子发生微环境,可诱导精原干细胞系分化产生精子。在鱼类研究中,如何从体外获得精原干细胞系,并长期培养该细胞系,是关键性的技术难题。

  全球的研究机构都在探索如何获得长期稳定培养的精原干细胞系。李名友、桂朗团队在前辈的研究成果上,将模式鱼干细胞培养技术应用于马口鱼及刀鲚中,在全球首次建立体外长期培养的马口鱼精原干细胞系。

  “我们的马口鱼精原干细胞系在体外存活了2年多,就时间来看,可谓是全球第一。”李名友说,“而且它的生长非常稳定,具有典型的精原干细胞基因表达模式。由此,我们建立了体外长期培养并产生精子的马口鱼精原干细胞系,以及能诱导其他鱼类精原干细胞系产生精子的长江刀鲚性腺体细胞系。”

  在实验室中,马口鱼精原干细胞系与马口鱼精巢细胞共同培养。到了第14天,在培养基中可以观察到表达红色荧光蛋白的精子细胞。这表明,马口鱼精原干细胞系正在被逐渐诱导为未成熟精子细胞。在培养16天后,科研人员观察到马口鱼精原干细胞系分化为更成熟的精子,精子的尾部有轻微摆动行为。这表明,在合适的诱导条件下,马口鱼精原干细胞系可以进入精子发生阶段,产生了神奇的精子细胞。

  此次研究突破了无法长期培养养殖鱼类精原干细胞系的问题,通过体内外的多角度诱导和移植研究,使精原干细胞系体外形成了精子。这为对精原干细胞系的进一步研究和认识提供了基础,也为保护鱼类濒危物种、优化具有重要经济价值鱼类育种的方式提供了新的思路。

  下一步,李名友、桂朗团队还将结合干细胞培养和诱导技术、基因编辑技术和细胞移植技术等多种研究手段,建立繁殖困难、繁殖周期长、珍稀或濒危鱼类的生殖干细胞体系,开展以生殖干细胞基因编辑介导的养殖鱼类优良种质创制新技术。

打印 责任编辑:侯茜
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