导读：近日，日本京都大学的科学家在重置细胞的表观遗传方面做出了突破。这一突破使得从一些体细胞生成精子和卵子以此解决不孕不育问题以及治疗某些表观遗传疾病成为可能。表观遗传是细胞DNA中的修饰部分，标志着细胞的年龄，与衰老有很大关系。在生成精子卵子这些生殖细胞的时候，细胞的表观遗传也就是细胞的“年龄标签”会被撕除以使其重新发育成人。因此，重置细胞的表观遗传研究对于抗衰老等领域亦有重大意义。

2024年5月22日Nature头条

标题： 在实验室里生长的精子和卵细胞：为重置人类细胞的表观遗传铺平了道路

副标题： 通过技术抹去DNA上的在生殖细胞发育过程中必须被重新编程的标记

附图：一个精细胞（右边的）向一个人类卵细胞（经过人工染色的）泳动

主要内容：

 随着在培养皿里复现了至关重要的一步，离人类的精细胞和卵细胞可以在实验室里培育的日子又近了一步。

 这个进展5月20号被发表在自然杂志上，解决了一个主要的障碍：如何保证人造的精子和卵细胞中的DNA上的化学标签和组装在DNA上的蛋白被正确的放置。这些化学标签是表观遗传的一部分，可以影响基因是开启还是关闭。这些表观遗传在人的一生中会被改变；在最终产生精子和卵子的细胞中，这些标签会被抹去并最终重置为细胞的最初状态。

 “表观遗传重编程是产生下一代的关键，”日本京都大学的干细胞生物学家，文章的共同作者Mitinori Saitou说。他表示，他和他的团队在实验室中研究如何激活这个生成人类精细胞和卵细胞的最大挑战之一——重置表观遗传。

 但是Saitou很快地提到了未来需要面临的挑战，在他实验室中表观遗传的重置并不完美。

 “为了解决这个挑战，仍然需要付出很多的时间和工作，”，中国科学院北京动物学研究所的Fan Guo赞同道。

 ——培养皿中的卵细胞

 在实验室中培养精子和卵细胞是治疗人类不孕不育的希望。同时，它也给出了编辑精子和卵细胞中导致疾病的基因的方法，并且避开了直接编辑胚胎基因的困难。理解精子和卵子是如何生长的可以提供给研究人员解决一些疾病的思路。

 但是在培养皿中培养精子和卵子，又称作配子形成，除了在技术上很困难，这还会导致社会伦理和道德问题。例如，为预防疾病而进行的基因改造可能会导致基因增强，从而提高与智力或运动能力相关的特征。

 表观遗传重编程在形成生殖细胞中是很重要的，如果没有它，原始细胞将会导致精子和卵细胞停止生长。除此之外，表观遗传还影响基因的表达，帮助细胞识别同样序列的不同DNA。例如表观遗传可以帮助区分脑细胞和肝细胞。

 研究人员知道如何利用从小鼠皮肤生成的干细胞样细胞来培育出小鼠精细胞和卵细胞。但是同样的程序在人类细胞中却不起作用，Saitou说“在人与鼠之间有一个巨大的沟壑。”

 ——重置表观遗传

 所以，Saitou和他的同事开始了人类细胞表观遗传重编程的艰难的探索。他们发现BMP2蛋白在这一过程中起到了至关重要的作用，将这种蛋白加入到培养体系中可以加强表观遗传重编程。加入了这种蛋白的细胞比起没有加入的可以在生长中更进一步。

 在表观遗传重编程之后，细胞又停止生长了。Guo表示，即使如此，在胞外配子生成领域，这依然具有重要的意义。Saitou和他的同事仍然在寻找推动细胞进一步分化成精子和卵细胞的方法。

 研究人员细心地分析了他们实验室中培养的细胞的表观遗传，发现了虽然一些记号已经被擦除了，但是还有几个留下了。这说明重编程是不完美的，这会导致这种细胞产生的生殖细胞具有重大的缺陷。“假设即使是一个基因中留下了痕迹，那么这也可能会导致疾病。”，Saitou说。

 这样的警告需要牢记，他表示：体外配子生成领域发展的很快，过去几年发展带来的成果可能会助长诸如“解决方法马上就会出现”这样的错误信息的传播。“我认为可能还需要五年左右，体外配子生成技术会更加稳定。”，他表示：“之后，只有靠谱的研究成果才能被留下。”

词汇表：

epigenetic adj. 表观遗传的

inched a step closer 慢慢靠近了一步

hurdle n. 障碍

infertility n. 不孕症

sidestepping vt. 避开

gametogenesis n. 配子形成

primordial adj. 原始的

give rise to 导致

identical adj. 相同的

arduous adj. 艰辛的

halted vt. 停止

immense adj. 巨大的

significance n. 重要性

nudge v. 轻推

imprint n. 痕迹

aberrant adj. 异常的

caveat n. 警告

bear in mind 牢记

speculation n. 投机

原文链接：https://doi.org/10.1038/d41586-024-01404-x