作者|王聰 來源|生物世界(ID：ibioworld)

卵巢負責形成人類和其他哺乳動物生殖所需的卵子。在卵巢中發育成熟后，卵子就會被釋放到輸卵管中，在那里它可能會與精子相遇并完成受精作用。然而，目前科學家們對于卵子是如何在卵巢中形成的還知之甚少。這很大程度上是因為卵巢難以獲取，因此很難在卵巢上進行相關實驗。

卵巢的發育需要生殖細胞和幾種類型的體細胞的結合。其中，顆粒細胞在卵泡形成和支持卵子發生中起著關鍵作用。盡管已有從人誘導多能干細胞（hiPSC）中誘導生成人原始生殖細胞樣細胞（hPGCLC）的有效方案，但生顆粒細胞的方法一直難以捉摸。

卵子發生是女性生殖的核心過程，其基本功能單位是卵巢中的卵泡，因此，如果能從hiPSC中構建全人源卵泡體外模型，將極大地促進女性生殖、表觀遺傳學和人類發育研究。

2023年2月21日，哈佛大學喬治·丘奇（George Church）團隊在 eLife 期刊發表了題為：Directed differentiation of human iPSCs to functional ovarian granulosa-like cells via transcription factor overexpression 的研究論文。

該研究將人類iPSC細胞定向分化為有功能的、全人源卵巢類器官，能夠支持卵細胞成熟、發育卵泡并分泌性激素。這一卵巢類器官無需從患者體內獲取卵巢組織的情況下用于研究人類卵巢生物學，以及開發治療不孕癥、卵巢癌等疾病的新療法。

據悉，該技術已經授權給了一家名為 Gameto 的生物技術公司，該公司正在使用這一卵巢類器官技術開發治療女性生殖系統疾病的新療法。

之前的研究顯示，激活iPSC中的特定轉錄因子可以使其再分化為顆粒細胞。在這項研究中，喬治·丘奇實驗室根據之前的研究和遺傳數據找到了35個可能與顆粒細胞形成有關的35個轉錄因子，然后對它們進行隨機組合測試。

結果顯示，同時過表達轉錄因子NR5A1和RUNX1，或同時過表達轉錄因子NR5A1和RUNX2，能夠讓iPSC再分化為顆粒樣細胞。這些顆粒樣細胞具有與人類胎兒卵巢細胞相似的轉錄組，并涵蓋了關鍵的卵巢表型，包括卵泡形成和類固醇激素生成。

更高效的全人源卵巢類器官構建流程

更重要的是，將這些從人iPSC誘導而來的顆粒樣細胞與同樣從人iPSC誘導而來的人原始生殖細胞樣細胞（hPGCLC）結合，能夠形成卵巢類器官，幫助卵子發育。

人卵巢類器官中發育6天（左）和26天（右）的卵泡樣結構

經過70天的發育，人卵巢類器官形成了卵泡結構，其特征是顆粒細胞環繞中央空腔排列

這些發現可以幫助研究人員建立穩定的系統來研究顆粒細胞在人類卵巢中的行為和功能，從而帶來關于生殖健康的新見解。該卵巢類器官模型系統也將為研究人類卵巢生物學提供獨特機會，有助于促進女性生殖健康療法的發展。

論文共同第一作者 Merrick Pierson Smela 表示，該論文中的構建全人源卵巢類器官的方法，比以前構建的人/小鼠混合卵巢類器官（其中顆粒細胞來自小鼠）的方法要快上好幾倍。而且這一全人源卵巢類器官能夠復制卵巢的許多關鍵功能，這標志著在實驗室研究女性生殖健康的能力向前邁進了一大步。在未來，這一技術還可能進一步發展，幫助那些卵子不發育或無法存活的女性培育卵子，從而治療不孕癥。

論文共同第一作者、Gameto公司副總裁 Christian Kramme 表示，從iPSC中誘導出顆粒細胞是一項重大成就，之前已有將人原始生殖細胞樣細胞（hPGCLC）與小鼠顆粒細胞結合的研究，而這一次，我們有能力做出了全人源卵巢類器官模型，并用其研究卵子的發育和成熟。

目前，喬治·丘奇實驗室正在繼續開發人類卵巢類器官模型，并計劃整合其他卵巢細胞類型，包括產生激素的膜細胞，以更全面地復制人類卵巢的復雜功能。他們還希望改進培養系統，讓生殖細胞能夠在其中完全發育成卵子，以及確定不同轉錄因子所需的最佳表達量。與此同時，Gameto公司也已經開始進行人類卵子成熟共培養系統的臨床前研究。

Gameto 公司是一家位于紐約和波士頓的生物技術公司，致力于通過重編程卵巢細胞重新定義生殖壽命。Gameto 正在建立一個卵巢治療平臺，以逐步解決更年期問題、提高輔助生育能力以及女性不孕癥問題。該公司于2020年和2022年分別完成了300萬美元的種子輪融資和2000萬美元的A輪融資。

Gameto 公司聯合創始人兼CEO Dina Radenkovic

卵巢的衰老速度比身體其他器官快5倍，這增加了女性不孕、更年期提前和健康狀況不佳的時間。卵巢快速衰老的特征，使其成為研究人類衰老的極佳模型。在人體其他器官還未衰老時，卵巢已經提前衰老，這在一定程度上導致了我們現在面臨的社會和人口問題。鑒于人類整體健康壽命和壽命的顯著增加，這種卵巢快速衰老的問題值得我們去解決。

Gameto 公司希望通過重編程技術減緩卵巢的衰老速度，將其與肝臟、大腦或皮膚等其他器官的衰老速度同步，從而改善輔助生殖結果、測試和開發治療卵巢疾病的藥物、降低更年期醫療負擔。

參考資料：

https://www.gametogen.com/

https://elifesciences.org/articles/83291

編者按：本文轉載自微信公眾號：生物世界(ID：ibioworld)，作者：王聰