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对精子干细胞的新研究对男性不育和癌症有影响

来自犹他大学亨斯迈癌症研究所(HCI)的科学家和犹他大学健康(U of U Health)的合作者的新研究揭示了人类精子干细胞发育过程中发生的复杂过程。这是第一项描述人类精子干细胞成熟过程中所经历的变化的研究。该结果对于理解男性不育症以及癌症发展具有重要意义,并于今天发表在Cell Stem Cell杂志上。

对精子干细胞的新研究对男性不育和癌症有影响

先前对精子干细胞的研究仅限于模型系统,包括小鼠。但是,这项开发人类精子干细胞的第一项研究表明,这一过程在人类中比以前所理解的要复杂得多。利用基因组分析工具,科学家们概述了精子干细胞在正常发育过程中经历的多阶段过程。

“这些信息为正常情况下精子干细胞的功能和发育提供了新的见解,”该研究的主要作者布拉德利凯恩斯博士说,他是HCI基础科学高级主任,美国大学肿瘤科学教授和主席。我们已经建立了一个非常重要的框架,我们现在可以用它来帮助我们了解在出现问题时会发生什么,从而导致男性不育和癌症等问题。

在这项研究中,科学家研究了在正常发育过程中任何给定细胞中“开启”或“关闭”的所有基因。使用单细胞RNA测序分析,凯恩斯实验室分别对细胞进行分析,在人类精子干细胞中建立基因表达谱。

他们的研究结果概述了精子干细胞成熟的四个不同的细胞阶段,揭示了干细胞如何从“静止”状态进展到干细胞分裂的“增殖”状态,当干细胞成熟到最终的“分化”状态时成为精子。具体而言,数据揭示了影响不同细胞状态的因素的不同转变,包括细胞周期调节因子,转录因子和信号因子。

“与我的不孕症患者一起工作,我看到这种诊断有多么严重,”共同作者兼生殖泌尿科医师James Hotaling医学博士说,他也是U of U的外科助理教授。“这项研究将帮助我们了解在某些情况下导致不孕症的原因。”

结果也可能对了解某些癌症如何产生有影响。已知患有不育症的男性患某些癌症的风险较高,包括睾丸癌和前列腺癌。“我们的研究揭示了基因在精子干细胞中的正常功能,”凯恩斯说。“接下来的步骤将是利用这些知识更好地了解当精子干细胞不能正常发育而转化为癌细胞时会发生什么变化。”

作者认为,该研究的结果可以为诊断和治疗男性不育患者提供更好的工具,以及揭示与男性不育相关的癌症的复杂遗传变化。

Cairns和Hotaling与第一作者Jingtao Guo以及合着者Edward Grow,Chongil Yi,Patrick Murphy,Candice Wike和Douglas Carrell合作。该研究的标题是“人精原干细胞分化过程中的转录,信号和代谢转变”。

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