對精子干細(xì)胞的新研究對男性不育和癌癥有影響
來自猶他大學(xué)亨斯邁癌癥研究所(HCI)的科學(xué)家和猶他大學(xué)健康(U of U Health)的合作者的新研究揭示了人類精子干細(xì)胞發(fā)育過程中發(fā)生的復(fù)雜過程。這是第一項描述人類精子干細(xì)胞成熟過程中所經(jīng)歷的變化的研究。該結(jié)果對于理解男性不育癥和癌癥發(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(xì)胞的研究僅限于模型系統(tǒng),包括小鼠。但這項開發(fā)人類精子干細(xì)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(fù)雜得多。利用基因組分析工具,科學(xué)家們概述了精子干細(xì)胞在正常發(fā)育過程中經(jīng)歷的多階段過程。
“這些信息為正常情況下精子干細(xì)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(chǔ)科學(xué)高級主任,美國大學(xué)教授和腫瘤科學(xué)系主任。我們已經(jīng)建立了一個非常重要的框架,我們現(xiàn)在可以用來幫助我們了解出現(xiàn)問題時會發(fā)生什么,從而導(dǎo)致男性不育和癌癥等問題。“
在這項研究中,科學(xué)家研究了在正常發(fā)育過程中任何給定細(xì)胞中“開啟”或“關(guān)閉”的所有基因。使用單細(xì)胞RNA測序分析,凱恩斯實驗室單獨分析細(xì)胞,在人類精子干細(xì)胞中建立基因表達(dá)譜。
他們的研究結(jié)果概述了精子干細(xì)胞成熟的四個不同的細(xì)胞階段,揭示了干細(xì)胞如何從“靜止”狀態(tài)進展到干細(xì)胞分裂的“增殖”狀態(tài),當(dāng)干細(xì)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(xì)胞狀態(tài)的因子的不同轉(zhuǎn)變,包括細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子,轉(zhuǎn)錄因子和信號因子。
“與我的不孕患者一起工作,我看到這種診斷有多么嚴(yán)重,”共同作者兼生殖泌尿科醫(yī)師James Hotaling醫(yī)學(xué)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(dǎo)致不孕癥的原因。”
結(jié)果也可能對了解某些癌癥如何產(chǎn)生有影響。已知患有不育癥的男性患某些癌癥的風(fēng)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(xì)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(dāng)精子干細(xì)胞不能正常發(fā)育而轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞時會發(fā)生什么樣的變化。”
作者認(rèn)為,該研究的結(jié)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(guān)的癌癥的復(fù)雜遺傳變化。
Cairns和Hotaling與第一作者Jingtao Guo和合著者Edward Grow,Chongil Yi,Patrick Murphy,Candice Wike和Douglas Carrell合作。該研究的標(biāo)題是“人精原干細(xì)胞分化過程中的轉(zhuǎn)錄,信號和代謝轉(zhuǎn)變”。
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