研究人員創造了“實驗室睪丸”類器官，推進男性不育研究

從小鼠幼崽中生成睪丸類器官，并在培養皿中培養 21 天。支持細胞（負責形成睪丸小管的細胞）呈紅色，而產生精子細胞的生殖細胞呈綠色。生殖細胞總是靠近支持細胞，因為它們在精子細胞的形成過程中支持支持細胞。

睪丸是負責產生精子和合成睪酮的器官。如果睪丸的發育和功能出現異常，可能導致性發育障礙（DSD）和男性不育。目前還沒有用于模擬睪丸功能的體外系統。

Nitzan Gonen 博士是一位專注于研究胎兒性別決定過程的科學家，他與研究生 Aviya Stopel、Cheli Lev 和 Stav Dahari 合作成功創建了“實驗室睪丸”，可能會顯著推動對性別決定機制的理解，并為全球約十二分之一的男性不育問題提供解決方案。

古德曼生命科學學院戈南博士的實驗室和巴伊蘭大學納米技術和先進材料研究所合作生產了人造睪丸，這是一種由真正的小鼠睪丸產生的微型人造器官。在過去的十年中，隨著人們意識到體外二維細胞樣本無法模擬整個器官的行為，類器官的研發取得了巨大進展。

目前，已經成功生產了大腦、腎臟、腸道和其他器官的類器官。戈南研究小組創造的睪丸類器官非常接近自然睪丸的模擬。

人工睪丸是通過培養未成熟的小鼠睪丸細胞而制成的。研究小組發現，管狀結構和細胞組織與自然睪丸高度相似，表明該過程取得了成功。這些管狀結構與自然睪丸中的多個生精小管平行，精子是在睪丸中產生的。

圖二

由小鼠胚胎創建并在培養皿中孵育 14 天的睪丸類器官的明場圖像。培養皿中形成的管狀結構清晰可見。

這些器官在體外成功培養了九周，這段時間被認為相當長，足以完成精子生成和激素分泌的過程。在小鼠中，這個過程需要34天，因此長壽的器官可能允許這些過程在體外完成。

戈南博士還不確定現有的模型是否能夠真正產生精子細胞，但實驗室團隊已經觀察到了減數分裂開始的跡象。減數分裂是產生配子的過程，配子是生殖細胞。在這種情況下，精子細胞的染色體數量是正常細胞的一半，在受精時需要等待另一個配子（在這種情況下是卵子）完成另一半的染色體數量。

類器官通常類似于胚胎階段的器官，研究人員創造了使類器官在實驗室成熟的條件，并表明即使是從胚胎細胞生長的睪丸也可以發育并長出透明的精子管。盡管該團隊嘗試從成年小鼠睪丸中培養類器官，但未取得成功。

圖三

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28 天大小鼠的真實睪丸。支持細胞（負責形成睪丸小管的細胞）被標記為紅色，并且可以清楚地看到睪丸中未標記的產生精子細胞的小管。

“人工睪丸是睪丸發育和功能基礎研究中具有前景的模型，可以用于治療性發育障礙和不育癥，”戈南博士解釋道。

她的未來計劃是利用人類細胞樣本培育出類器官，比如利用人類細胞培育出的睪丸可以幫助那些因癌癥治療而受影響的兒童，因為癌癥可能會影響他們產生功能性精子的能力。由于這些孩子還太小，無法自己產生精子，所以可以將這些樣本冷凍保存，以備將來生育之需。戈南的愿景是從患有癌癥的兒童的活組織檢查中培育出睪丸類器官，并有望在體外培育出具有生育能力的精子。

這項研究的成果最近刊登在《國際生物科學雜志》上。