文摘
骨髓移植后的自发恢复生育或异位移植冻存卵巢皮质组织出乎许多人的意料,并可能与干细胞已被提出。我们回顾了现有文献对卵巢干细胞在成年哺乳动物卵巢和提出了一个模型,提出卵巢港口两个截然不同的群体的干细胞,即多能,静止,很小的类似胚胎干细胞(VSELs),略大的“祖”卵巢生殖干细胞(OGSCs)。除了影响体细胞利基,肿瘤治疗破坏OGSCs以后,如肿瘤细胞,他们正在积极分;然而VSELs坚持因为它们是相对静止的。BMT或移植卵巢皮质组织可以帮助恢复卵巢的利基,它可能支持持久化VSELs的分化导致neo-oogenesis卵泡发展负责成功怀孕。产后哺乳动物卵巢的卵子发生VSELs可能利用生育能力恢复早些时候在癌症幸存者包括那些被剥夺了配子和/或性腺的组织冷冻保存选项。
1。介绍
干细胞再生医学的巨大的潜力和前景,提出了公众的希望治愈一些疾病。生殖生物学家和不育夫妇进一步兴奋不已的概念推导“合成配子”多能干细胞,但是否代“合成配子”更多的是科幻小说或现实的选择在未来健康的宝宝。大et al。1)是第一个报告自然发生与发展中卵泡的卵母细胞在结构分化的老鼠胚胎干细胞在体外。胚胎猪皮干细胞(2)和大鼠胰腺干细胞(3)培养在体外也被证明产生卵母细胞/ follicle-like结构。戴利(4]总结合成配子与胚胎干细胞的发展是令人着迷的基础研究,但临床应用仍是一个假设的可能性。的想法产生配子诱导多能干细胞来源于皮肤成纤维细胞也被提出(5]。虽然有趣,但主要问题,限制这些研究成果转化为临床应用是表观遗传和遗传稳定性产生的配子(6]。其他挑战包括建立协议实现健壮的和功能性的卵母细胞从胚胎干细胞分化,目前这仍然是一个高度低效率的过程。
另一个迅速扩张的领域是在成年哺乳动物卵巢干细胞的存在。哺乳动物卵巢干细胞港口和可能发生产后卵子发生在生殖生命而不是被赋予有限的原始卵泡池。Johnson et al。7)提供了证据支持产后卵子发生和挑战six-decade-old范式进行简单的实验。小组演示了使用鼠标卵巢卵泡闭锁的速度发生,应该没有卵巢卵泡到成年早期,但这永远不会发生。然而,卵巢的想法窝藏干细胞仍不接受在生殖生物学家,和Notarianni8)最近回顾可用的数据支持和反对在产后卵巢干细胞的存在。研究领域的种系干细胞在小鼠以及人类卵巢由不同团体最近精心审阅(9]。
一个标记来识别干细胞OCT-4 (Pou5f1),一个八聚物结合核转录因子。它通常用来定义多能干细胞的状态,并研究了胚胎干细胞(ES)和癌。这也是germline-specific母亲般地表达因素(10]。在胚胎发育期间,OCT-4表达的原始生殖细胞和生殖细胞(包括)。最近OCT-4积极多能很小的类似胚胎干细胞(VSELs)已报告在各种成人体细胞组织包括骨髓和脐带血在老鼠和人类11- - - - - -13]。OCT-4生物学确实惊讶和困惑干细胞生物学家由于其亚型的存在14- - - - - -16]。OCT-4多能干细胞的特性是由于OCT-4A同种型本地化的核转录因子,而Oct-4B同种型局部在细胞质和没有已知的生物功能17,18]。我们最近报道核OCT-4A积极VSELs成年人类和小鼠睾丸(19,20.]。这些细胞可能进行不对称细胞分裂产生稍大黑暗精原干细胞(精原细胞),胞质OCT-4B。OCT-4表达式是失去了睾丸生殖细胞进行进一步分化和减数分裂。类似的干细胞生物学也存在于成年哺乳动物卵巢,将在后续部分中解释道。与睾丸生长卵泡OCT-4继续被表达,因为这是母体遗传来的基因,但这不会是进一步阐述它是超出了本文的范围。
2。在卵巢干细胞
Mitotically活跃生殖细胞表达鼠标瓦萨号同族体(MVH)和synaptonemal复杂蛋白3 (SCP3)被报道在成年小鼠卵巢表面上皮(OSE) Johnson et al。(7]。Niikura et al。21)报道,老老鼠的卵巢拥有减数分裂前的生殖细胞分化成卵母细胞在转移到年轻的卵巢的环境中。最近邹和同事使用MVH和FRAGILIS-based排序方法分离干细胞女性生殖细胞系(音译)从老鼠的卵巢22,23]。大约10 - 12的MVH-sorted音译μm是培养超过15个月,移植在busulfan-treated导致活产证明产后小鼠卵子发生。Pacchiarotti et al。24)已经证明了的存在再在产后小鼠卵巢使用转基因小鼠表达绿色荧光蛋白(GFP) Oct-4启动子的控制下。他们报道三种不同类型的基于规模偏小(10 - 15 GFP-OCT-4阳性细胞μ米大小的细胞在卵巢表面上皮,介质(20 - 30μ米)和大(50 - 60μ米)卵泡的卵母细胞。基于流式细胞术的倍性分析显示,70%的这些细胞是四倍体的卵母细胞,30%为二倍体的干细胞。龚et al。25)两个多能群集型细胞系来自成人卵巢间质细胞,也拟胚体和形成畸胎瘤。他们得出的结论是,类似胚胎干细胞存在于卵巢间质或基质细胞,得到重组在体外使之状态。他们还报告说,一小群游离细胞从成人卵巢(与脾脏和小肠)免疫反应性的OCT-4和NANOG(多能标记)。一(rt - pcr)结果还证明存在的成绩单Oct-4和Nanog在成人卵巢组织。
研究人类卵巢干细胞数量相对较少,因为稀缺的卵巢组织进行研究。Bukovsky et al。26)是第一个表明了人类绝经后卵巢表面上皮细胞发展成oocyte-like结构约180μ米在酚红的培养基(雌激素刺激)。Virant-Klun和她的团队27- - - - - -29日)确定假定的干细胞在卵巢的部分还在刮卵巢表面上皮(OSE)绝经后妇女卵巢功能早衰。这些干细胞表达多能成绩单Oct-4 Sox2, Nanog、细胞表面抗原SSEA4表示,分化成oocyte-like结构和无精生殖生物在体外。我们最近发现的存在VSELs卵巢中可以很容易地孤立大阪证交所的温柔刮成年兔,羊,猴,准更年期女性。这些干细胞自发分化成oocyte-like结构和无精生殖生物在体外(30.与发表文献[]协议28,29日,31日]。VSELs拥有OCT-4之外,我们还与细胞质OCT-4略显大的细胞,称为卵巢生殖干细胞(OGSCs)类似于Pacchiarotti集团所使用的术语。类似于睾丸,VSELs核OCT-4A人数相对较少在卵巢和祖细胞和细胞质OCT-4B (OGSCs)。类似地,两个截然不同的干细胞的数量也在成年小鼠卵巢中发现immunolocalization和定量PCR (Q-PCR)分析(图1)。核Oct-4A成绩单更丰富的比总Oct-4成绩单包括A和B亚型。因此可能类似的多能干细胞网络存在于两性的性腺小鼠以及人类。
(一)
(b)
(c)
VSELs可能是包括持久化到成年的建议也被别人(32,33]。联手和他的团队是第一个报告存在VSELs成人身体组织和在该领域做出了重大的贡献,这是最近编译(33]。相信一个常见VSEL干细胞群存在于各种身体组织,并根据其直接的微环境,他们分化成特定的血统11]。VSELs在本质上是高度流动的,每当有任何损伤或疾病在身体的任何部分,他们从骨髓动员进入循环(34- - - - - -37]。
在这个当口,它成为至关重要的理解和巩固各种出版研究这样一个强大的和清晰的概念。表1列出各种出版物对卵巢干细胞和我们试图解释结果在VSELs生物学的背景下。很明显,有一种普遍的协议卵巢干细胞在大阪证交所的位置。
3所示。模型对卵子发生和组装在成年哺乳动物卵巢滤泡
卵巢港口两个截然不同的群体的干细胞,即VSELs和OGSCs(图1)。VSELs静止干细胞而OGSCs祖细胞,增殖,形成生殖细胞巢,并分化为卵母细胞得到周围的体细胞和组装成原始卵泡。该模型由两个截然不同的干细胞数量在性腺李同意提出的概念和聪明38在各种成人身体组织如骨髓,头发,肠道上皮细胞。就像一个黑暗卵巢的睾丸细胞,OGSCs也有一个相对黑暗的原子核在苏木精和伊红染色(H & E)。这可能反映了简单的干细胞生物学在活的有机体内在开放的常染色质多能VSELs可能被压实,出现黑暗,经过改造和重组分化成特定的谱系。在“核重编程”一个戏剧性的变化发生在兼性异染色质(39]。细胞多能性的属性,即核Oct-4A阳性细胞,可能有丰富的宽容的常染色质转录,变得紧实由于协会与染色质组蛋白的稳定黑暗精原细胞在睾丸和卵巢OGSCs,类似报道在ES细胞分化[40]。因此,因为强烈的“核重编程”早期祖细胞,即OGSCs和黑暗精原细胞显得黑暗。
在为期三周的文化刮大阪证交所细胞,干细胞产生oocyte-like结构而上皮细胞接受epithelial-mesenchymal过渡(EMT)产生体细胞granulosa-like细胞(30.]。granulosa-like细胞包围卵母细胞导致卵泡发展大会在体外。区分卵母细胞经过减数分裂和展览各种生殖细胞标记,巴尔比亚尼身体,就像结构的形成和胞质环流特征在体外(未发表的数据)。相似的观点最近提出的其他团体(41,42]。已经提出,可能这个EMT Bukovsky和分组在活的有机体内发生在卵巢白膜区域和可能参与原始卵泡组装。图2以图表形式展示了该模型对产后卵子发生和滤泡装配从卵巢干细胞。
4所示。干细胞,体细胞利基和更年期
更年期意味着用尽了卵泡储备,可能年龄相关或诱导过早gonadotoxic侮辱包括肿瘤治疗在癌症幸存者。但是几组的绝经后卵巢干细胞的大阪证交所(27- - - - - -30.)在老年小鼠卵巢(21]。为什么这些干细胞无法区分和补充滤泡池?为什么会发生更年期?新兴文学支持概念,它是最有可能破坏体细胞利基(细胞和分子微环境调节干细胞功能),无法支持干细胞分化(41,43,44导致更年期)。Niikura et al。21岁]表明,干细胞存在于卵巢,否则没有任何卵子。证明干细胞仍保留分化潜力,他们进行卵巢移植的研究。嫁接在卵巢组织的年轻Oct4-GFP转基因老鼠在野生型小鼠卵巢导致毛囊含有GFP积极的卵母细胞。相比之下,暴露岁年轻的卵巢组织的环境导致未成熟卵泡数量减少。他们建议年龄卵巢卵母细胞补给的失败可能是由于体细胞微环境的障碍,而不是消耗/干细胞的衰老。在类似的研究中执行之前在雄性老鼠,SSC在辐照睾丸移植只能够支持殖民而不是分化。这导致一个相似的结论,妥协体细胞利基不支持干细胞分化(45]。
我们研究的存在VSELs和OGSCs chemo-sterilized小鼠卵巢。我们已经观察到静止VSELs坚持和对治疗而快速分裂OGSCs和成熟卵泡丢失导致卵巢功能早衰(未发表的结果)。类似的抵抗VSELs最近被证明在全身照射后小鼠骨髓(46]。
就相关的引用发表的两项研究。首先李et al。47]可以挽救化疗所致卵巢功能早衰骨髓(BM)小鼠模型的移植。然而他们感兴趣的所有收件人的怀孕的起源而不是捐赠BM。他们的研究结果可以解释,如果我们考虑到自体VSELs幸存化疗(因为他们的自然静止)进行了分化,folliculogenesis,怀孕在回应一些信号提供的移植BM。其次傅et al。48]从骨髓间充质干细胞(msc)移植卵巢化疗所致的卵巢损伤和改善卵巢功能。他们表明,msc分泌细胞因子和抑制化疗所致颗粒细胞的凋亡。他们得出结论,在卵巢移植msc发挥重要作用的微环境和防止化疗所致的卵巢分泌cytoprotective蛋白质。
5。临床证据的自发恢复生育能力
当前可用的选项提供给女性癌症患者生育保护包括性腺的屏蔽,卵子和胚胎冷冻保存,和/或卵巢肿瘤治疗前皮层组织。卵子或胚胎是由标准的辅助生殖技术用来实现生育时所需而冻存卵巢组织碎片在原位或异位移植网站作为一个来源的配子(49]。迄今已报告13怀孕后原位移植卵巢皮质组织表面的卵巢萎缩(50]。有趣的是,异位移植后冻存卵巢皮质组织或同种异体骨髓移植后,自发恢复完整,更年期卵巢萎缩,据报道导致自发怀孕(51- - - - - -55]。同样的一项研究表明,骨髓移植(BMT)岁的老鼠也有助于维持卵巢功能(56]。
生育能力恢复在这些情况下可能是因为(我)恢复失去的生殖干细胞或(ii)改善卵巢功能受损利基的萎缩,现在能够支持卵子发生和卵泡组装。Veitia et al。57)提供证据表明自发肿瘤治疗后生育或同种异体骨髓移植并不是因为捐赠从生殖系干细胞,微卫星分析显示,婴儿出身收件人。因此人们越来越清楚的认识到BMT或移植组织以某种方式提供了必要的妥协利基内分泌/旁分泌信号(而不是卵母细胞的来源),有助于恢复卵巢功能。干细胞与自发恢复生育能力已经提出Oktay [58]。
研究工作必须加强识别的实际因素对还原功能至关重要的性腺的利基。相似的再生信号存在于年轻和老年男性血(59),也可以恢复在卵巢滤泡动力学。桑麦资et al。60)被公开讨论,低水平的雄激素可能影响再生效果报道Niikura et al。59]。来支持他们的观点他们给多囊性卵巢综合征的例子,在轻度增加雄激素可能负责观察到的毛囊数量高于平均水平和推迟更年期。是否反映了干细胞活动增加需要证明!其次脱氢表雄酮治疗(轻度雄激素)已被证明改善卵巢反应生育药物(60]。
6。结论
巩固出版的文献,探讨它的上下文中存在的两种截然不同的卵巢干细胞人口为了带来更多清晰的成年哺乳动物卵子发生。它还讨论了恢复的可能性生育重建卵巢体细胞利基。如果这是真的,各种表观遗传和遗传问题与长期文化和分化的胚胎干细胞合成配子或在体外大阪证交所的文化产生自体原始卵泡的卵母细胞和成熟在体外可能被克服。这种方法将打开新的小说,非侵入性的生育能力恢复途径,提供新的方法来治疗女性不孕症,推迟更年期。此外,即使病人剥夺生育保存选项前肿瘤治疗受益这一领域的进步。
缩写
| BM: | 骨髓 |
| BMT: | 骨髓移植 |
| EMT: | 上皮间充质转变 |
| ES: | 胚胎干细胞 |
| 再: | 女性生殖系干细胞 |
| 绿色荧光蛋白: | 绿色荧光蛋白 |
| H & E: | 苏木精和伊红染色 |
| 荣誉奖: | 标签保留细胞 |
| 硕士: | 间充质干细胞 |
| MVH: | 鼠标瓦萨号同族体 |
| Oct-4: | 八聚物结合蛋白4 |
| OGSC: | 卵巢生殖干细胞 |
| 该公司: | 卵巢表面上皮 |
| 铅: | 外周血 |
| 包括: | 原始生殖细胞 |
| Q-PCR: | 定量聚合酶链反应 |
| rt - pcr: | 逆转录聚合酶链反应 |
| 精原细胞: | 精原干细胞 |
| VSELs: | 非常小的类似胚胎干细胞。 |
关键信息
(我)两个截然不同的群体的干细胞存在于哺乳动物性腺包括核OCT-4积极很小的胚胎干细胞(VSELs)和祖与细胞质OCT-4即干细胞黑暗精原干细胞(精原细胞)在睾丸和卵巢生殖干细胞(OGSCs)在卵巢。(2)VSELs在本质上是相对静止的,可能经历不对称细胞分裂产生祖细胞迅速分裂和保持组织内稳态。祖干细胞进一步分化,进行减数分裂产生单倍体配子。(3)肿瘤治疗被自然目标所有快速分裂组织特异性的肿瘤细胞在体内除了。它破坏了祖干细胞性腺和单倍体配子,导致男性精子缺乏和卵巢功能早衰、更年期女性。自体细胞微环境被破坏,它无法支持持久化VSELs分化为功能性配子。(iv)现有的挑战是恢复体细胞利基市场,从而促进居民/持久化VSELs形式的差异化功能配子导致生育能力恢复。初步临床证据自然妊娠异位移植后的卵巢皮质组织或同种异体骨髓移植现象支持了这一概念。确认
作者承认全心全意的贡献他们的同事对他们的有价值的研究领域的卵巢干细胞包括那些作者不可能无意中提到。他们真诚地感谢博士阿斯特丽德-塔塔纪念医院,孟买,印度为论文的评论。