研究人员近日将人类和恒河猴的诱导多能干细胞转化为未成熟精原细胞，并首次在体外构建出能够支持灵长类精子发育的三维微型睾丸样结构。这一系统为研究男性不育的遗传和发育机制、以及测试未来不育症疗法的安全性与有效性提供了重要平台。相关成果已发表于《细胞·干细胞》。
约9%的美国育龄男性面临生育问题，生殖细胞发育障碍是其中一大原因。然而，由于缺乏能准确模拟人类精子发育的实验室模型，相关治疗方法的研究长期面临瓶颈。现有的啮齿类动物模型因与灵长类在结构和分子层面均存在差异，难以完整重现人类精子发育过程。
研究团队首先以人类血细胞和恒河猴皮肤结缔组织为起点，制备诱导多能干细胞，再通过特定化学信号将其转化为原始生殖细胞样细胞——这是胚胎发育过程中最早期的生殖细胞的实验室模拟版本。
由于生殖细胞无法独立成熟，需要依赖特定的支持性微环境，研究团队将人类或猴来源的生殖细胞与胎鼠睾丸支持细胞混合培养，使其自组织形成三维异种重组睾丸（xrTestis）结构。这一结构模拟了天然睾丸的基本构造，其内部形成了曲细精管——精子在睾丸内生成的螺旋形管状结构。随后，研究团队将这些微型睾丸结构移植至免疫缺陷小鼠的肾脏下，借助肾脏的血液供应使细胞得以在体内持续发育长达八至九个月，远超标准实验室培养皿所能实现的时间。
利用这一系统，研究团队成功生成了人类生殖细胞，并首次从干细胞出发获得了猴来源的精原细胞——这是睾丸中未成熟的雄性生殖细胞。这些细胞在外观和基因表达模式上与来自活体人类和猴的天然细胞高度相似，相似度高达97%，并与真实人类生殖细胞在精子发育早期阶段的特征高度吻合。
研究还确认了两种蛋白质——NANOS3和DND1——在维持生殖细胞活性及防止其分化为其他细胞类型中发挥着不可或缺的作用，并揭示维甲酸（一种维生素A的衍生形式）是启动这些细胞成熟进程的关键触发因子。
研究人员表示，能够从干细胞出发生成未成熟精子细胞，为研究灵长类生殖细胞的发育过程奠定了重要基础，也为探索男性不育的遗传与发育原因提供了有价值的测试模型，并可在未来不育症治疗方案进入人体试验之前，对其安全性和有效性进行预先评估。
参考文献：Eoin C. Whelan et al, Generation of spermatogonia from human and non-human primate pluripotent stem cells, Cell Stem Cell (2026). DOI: 10.1016/j.stem.2026.06.001
编辑：王洪
排版：李丽
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