全球首次，海大科学家破了经济鱼类精原干细胞系“吉尼斯纪录”！

近日，上海海洋大学水产与生命学院李名友、桂朗团队关于鱼类精原干细胞系（spermatogonial stem cells, SSCs）体外诱导精子发生研究取得进展，体外长期稳定培养的马口鱼精原干细胞系可被鱼类性腺体细胞诱导生成精子。

这是全球首次建立的经济鱼类长期培养精原干细胞系，它们不仅能体外产生精子，还能存活长达800天，这为精原干细胞的进一步研究和认识提供了基础，也为保护鱼类濒危物种、优化具有重要经济价值鱼类育种的方式提供了新的思路。

相关研究成果以“Generation of a Normal Long-Term-Cultured Chinese Hook Snout Carp Spermatogonial Stem Cell Line Capable of Sperm Production In Vitro”和“Establishment of a Coilia nasus gonadal somatic cell line capable of sperm induction In Vitro”为题发表于Biology。此次研究由学校陈霄（硕士生）、阚宇婷（硕士生）和仲颖（博士后）等人完成，通信作者为李名友教授和桂朗副教授。此次两项研究得到国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项项目（批准号: 2018YFD0901205）和自然基金面上项目（批准号: 31672700）的资助。

马口鱼是小型经济性鱼类，从一个个又小又圆的马口鱼精原干细胞，到在实验皿内能够发育出鞭毛自由摆动的精子，长期培养的经济鱼类的生殖干细胞在培养基中完成了发育成精子的神奇之旅，属全球首次。

马口鱼精原干细胞的“神奇”变身

精原干细胞经过有丝分裂和减数分裂产生精子，将遗传信息传递给下一代，从而能保证物种的延续。大量的研究表明，体外重塑精子发生微环境可诱导精原干细胞系分化产生精子。在鱼类研究中，体外获得精原干细胞系并能够长期培养是关键性技术难题。

全球的研究机构都在探索可以获得长期稳定培养的精原干细胞系，但通常只能获得最多长达一个月的鱼类精原干细胞。李名友和桂朗团队在前辈的研究成果上，将模式鱼干细胞培养技术应用于马口鱼及刀鲚中，在全球首次建立体外长期培养的养殖鱼——马口鱼精原干细胞系。

刀鲚体细胞体外诱导青鳉精原干细胞精子发生

“我们的马口鱼精原干细胞系在体外存活了2年多，这应该是世界上养殖鱼类存活时间最长的了，可谓是精原干细胞系上的‘吉尼斯纪录’。”李名友说，“而且它的生长非常稳定，具有典型的精原干细胞基因表达模式。由此，建立了体外长期培养并产生精子的马口鱼精原干细胞系，以及能诱导其他鱼类精原干细胞系产生精子的长江刀鲚性腺体细胞系。”

在实验室，马口鱼精原干细胞系与马口鱼精巢细胞共同培养，细胞可以进入并完成减数分裂以产生单倍体产物。到了第14天，在培养基中观察到表达红色荧光蛋白的精子细胞，表明马口鱼精原干细胞系逐渐诱导为未成熟精子细胞。在培养16天后，观察到马口鱼精原干细胞系分化为更成熟的精子，尾部有轻微摆动行为。这表明，在合适的诱导条件下，马口鱼精原干细胞系可以进入精子发生阶段，产生了“神奇”的精子细胞。

马口鱼精原干细胞诱导分化成体细胞和精子

实验人员将马口鱼精原干细胞系移植到斑马鱼胚胎中，观察可以看到它们分化形成来源于三个胚层的不同细胞。此外，还发现马口鱼精原干细胞系可以在斑马鱼性腺定植，并产生精子。

马口鱼精原干细胞在斑马鱼体内分化成三个胚层的不同细胞

与此同时，另一项研究证明，体细胞在精子发生过程中扮演重要角色，可通过运用体细胞与精原干细胞系共培养条件模拟体内微环境，诱导精原干细胞系体外分化，经历减数分裂产生精子细胞。

此次研究突破了无法长期培养养殖鱼类精原干细胞系的问题，通过体内外的多角度诱导和移植研究，使精原干细胞系体外形成了精子。这为对精原干细胞系的进一步研究和认识提供了基础，也为保护鱼类濒危物种、优化具有重要经济价值鱼类育种的方式提供了新的思路。

后续，李名友、桂朗团队还将结合干细胞培养和诱导技术、基因编辑技术和细胞移植技术等多种研究手段，建立繁殖困难、繁殖周期长、珍稀或濒危鱼类生殖干细胞体系，开展生殖干细胞基因编辑介导的养殖鱼类优良种质创制新技术。

李名友

湖北石首人，生于1977年2月，研究员，博士生导师。

主要以青鳉为模式从事鱼类生殖细胞发育、性别决定和性别分化以及其调控机制及其操作的研究，建立方法学，并将其应用于水产经济鱼类育种研究。主要包括以下三个方面：(1) 鱼类干细胞研究；(2) 鱼类生殖细胞研究； (3) 鱼类遗传育种。

桂朗

1984年10月出生，湖北武汉人，博士，副教授，硕士生导师。所属发育生物系。

长期从事鱼类生理学与病害防控等方面的研究与应用，以期筛选水产养殖品种优良性状的关键基因并解析作用机理。

海大通讯社

编辑丨王宣婷

责任编辑丨陈潘毅 石诗美

原标题：《全球首次，海大科学家破了经济鱼类精原干细胞系“吉尼斯纪录”！》

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