對精子干細胞的新研究對男性不育和癌癥有影響

來自猶他大學亨斯邁癌癥研究所(HCI)的科學家和猶他大學健康(U of U Health)的合作者的新研究揭示了人類精子干細胞發(fā)育過程中發(fā)生的復雜過程。這是第一項描述人類精子干細胞成熟過程中所經歷的變化的研究。該結果對于理解男性不育癥以及癌癥發(fā)展具有重要意義，并于今天發(fā)表在Cell Stem Cell雜志上。

先前對精子干細胞的研究僅限于模型系統(tǒng)，包括小鼠。但是，這項開發(fā)人類精子干細胞的第一項研究表明，這一過程在人類中比以前所理解的要復雜得多。利用基因組分析工具，科學家們概述了精子干細胞在正常發(fā)育過程中經歷的多階段過程。

“這些信息為正常情況下精子干細胞的功能和發(fā)育提供了新的見解，”該研究的主要作者布拉德利凱恩斯博士說，他是HCI基礎科學高級主任，美國大學腫瘤科學教授和主席。我們已經建立了一個非常重要的框架，我們現(xiàn)在可以用它來幫助我們了解在出現(xiàn)問題時會發(fā)生什么，從而導致男性不育和癌癥等問題。

在這項研究中，科學家研究了在正常發(fā)育過程中任何給定細胞中“開啟”或“關閉”的所有基因。使用單細胞RNA測序分析，凱恩斯實驗室分別對細胞進行分析，在人類精子干細胞中建立基因表達譜。

他們的研究結果概述了精子干細胞成熟的四個不同的細胞階段，揭示了干細胞如何從“靜止”狀態(tài)進展到干細胞分裂的“增殖”狀態(tài)，當干細胞成熟到最終的“分化”狀態(tài)時成為精子。具體而言，數(shù)據(jù)揭示了影響不同細胞狀態(tài)的因素的不同轉變，包括細胞周期調節(jié)因子，轉錄因子和信號因子。

“與我的不孕癥患者一起工作，我看到這種診斷有多么嚴重，”共同作者兼生殖泌尿科醫(yī)師James Hotaling醫(yī)學博士說，他也是U of U的外科助理教授。“這項研究將幫助我們了解在某些情況下導致不孕癥的原因。”

結果也可能對了解某些癌癥如何產生有影響。已知患有不育癥的男性患某些癌癥的風險較高，包括睪丸癌和前列腺癌。“我們的研究揭示了基因在精子干細胞中的正常功能，”凱恩斯說。“接下來的步驟將是利用這些知識更好地了解當精子干細胞不能正常發(fā)育而轉化為癌細胞時會發(fā)生什么變化。”

作者認為，該研究的結果可以為診斷和治療男性不育患者提供更好的工具，以及揭示與男性不育相關的癌癥的復雜遺傳變化。

Cairns和Hotaling與第一作者Jingtao Guo以及合著者Edward Grow，Chongil Yi，Patrick Murphy，Candice Wike和Douglas Carrell合作。該研究的標題是“人精原干細胞分化過程中的轉錄，信號和代謝轉變”。

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