科学家们首次从实验室重编程的小鼠胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中成功培育出功能完整的卵母细胞。这一里程碑式的研究成果于10月17日发表在《自然》杂志上，为理解卵子形成过程提供了新的蓝图，也为人类ESCs和iPSCs向卵母细胞分化奠定了技术基础。

纽约人类生殖研究中心主任、卵母细胞生物学家David Albertini（未参与该研究）评价道：“这是真正的一项突破性成果。”

在小鼠中，卵母细胞的发育始于原始生殖细胞（PGCs），大约需要6.5天的发育时间。雌鼠体内的PGCs进入卵巢后，开始减数分裂，形成初级卵母细胞，随后进入成熟阶段。2012年，日本九州大学的Katsuhiko Hayashi等人从小鼠iPS细胞中培育出卵子（体内需要5天时间），并使其体外受精后产下健康后代。

最新研究在此基础上进一步扩展了培养技术，实现了从胚胎干细胞到卵母细胞的完整分化过程，这一阶段在体内大约需要30天时间。

Hayashi等人从任何一种干细胞类型开始，首先通过诱导几个关键基因生成PGC样细胞（PGC-like），然后将其与雌性性腺体细胞混合，创造出体外“重组卵巢”。这些细胞逐渐失去PGC标志表达，开始表达卵母细胞标记。

在培养基中生长三周后，研究人员观察到减数分裂前期的初级卵母细胞。这一阶段的关键在于添加一种雌激素抑制剂，使早期卵母细胞在体外形成卵巢卵泡。

随后，研究人员在培养基中加入促卵泡素和另外两种因子，细胞分离出毛囊样结构，卵母细胞继续生长11天，组装出全尺寸的生发泡卵母细胞。在第三阶段，成熟培养基中培养一天的生发泡卵母细胞即成为减数分裂捕获卵母细胞。

Albertini认为：“这一研究最终克服了体细胞环境下雌性生殖细胞发育的一个关键障碍。”似乎与胚胎微环境细胞之间的相互作用在移植过程中并不需要。

该研究共完成了三次独立的培养实验，获得了58个重组卵巢和3,198个生发泡卵母细胞，其中28.9%能成熟进入减数分裂II阶段。

“最令我感到惊讶的是，当我在重组卵巢中看到一丛次级卵泡和美丽的毛囊结构时，”Hayashi表示。

为了检测这些卵母细胞的质量，研究人员分析了它们的染色体，其中78%具有正确数量的染色体。随后，通过RNA测序，他们比较了体内卵母细胞和培养皿来源卵母细胞的基因表达情况，发现424个基因出现表达变化，尤其是线粒体功能相关基因。

最后，研究人员将这些卵母细胞与野生小鼠精子进行体外受精，移植到雌鼠体内，成功培育出健康且能正常发育的小鼠，不过它们相对于野生型小鼠体质稍弱。

“体外培养卵母细胞的质量存在一些变化，因为人造卵母细胞只有3.5%能生成小鼠，而体内的成功率为60%，”Hayashi说。但最终生成的小鼠都很健康，并发育为成鼠。不过，目前要应用于临床还为时过早，“我们仍需进行更多小鼠和非人类灵长类的基础研究。”

需要注意的是，该技术的局限性在于需要来自小鼠的性腺体细胞，这可能阻碍人类卵母细胞体外培养的可能性。