來自魏茨曼科學研究所和劍橋大學的研究小組聯合實現了一項創舉：他們在實驗室中成功逆轉了人類細胞的時鐘，構建出了生成精子和卵子的胚胎細胞——原始生殖細胞（primordial germ cells，PGCs）。

       這是第一次成功將人類細胞編程至這樣的早期發育階段。這項研究有可能幫助找到有關一些生育問題病因的答案，生成關于胚胎發育最早期的一些新見解，并有潛力在未來促使開發出新型的生殖技術。相關研究結果發表在《Cell》雜志上。

       該研究的領導者、魏茨曼科學研究所分子遺傳學系Jacob Hanna博士說：“多年來研究人員一直試圖在培養皿中構建出人類原始生殖細胞。原始生殖細胞生成于胚胎發育的最初幾個星期里，此時受精卵中的胚胎干細胞開始分化為這一非常基礎的細胞類型。一旦這些原始生殖細胞變為‘特化’細胞，它們會‘幾乎自發’地繼續朝著精子或卵子前體細胞發育。”

       2006年，誘導多能干細胞(iPS)的誕生促使科學家們提出了一個新想法：在實驗室中構建這些原始生殖細胞。iPS細胞是一類外表及行為均與胚胎干細胞相似，可隨后分化為所有細胞類型的“重編程”成體細胞。因此在幾年前，當日本的研究人員構建出小鼠iPS細胞，隨后使其分化為原始生殖細胞時，科學家們便立即著手嘗試在人類細胞中重演這一成果。然而直到現在，都無人取得成功。

       在以往的研究中，Hanna實驗室找到了一些可以將人類細胞帶至原始生殖細胞狀態的新方法。這項研究將焦點放在了人類iPS細胞與小鼠胚胎細胞的區別上：在實驗室中易于將小鼠胚胎細胞維持在干細胞狀態，而在插入4個基因重編程的人類iPS細胞后，發揮著強大的驅動力，使細胞發生分化，而且它們往往保留了一些“初始”的痕跡。

       Hanna和他的研究小組隨后建立了一種方法來下調分化遺傳信號通路，由此構建出了一種新型的iPS細胞，他們將之命名為“原始細胞”。這些原始細胞似乎讓iPS細胞更進一步恢復了青春，更接近于能夠真正分化為所有細胞類型的原始胚胎狀態。由于這些原始細胞與它們的小鼠對應物更加相似，Hanna和研究小組認為可以將它們誘導分化為原始生殖細胞。

       將在小鼠細胞實驗中取得成功的一些技術，應用于原始人類胚胎干細胞和iPS細胞，該研究小組設法在兩種情況下均生成了與人類原始生殖細胞看起來完全相同的細胞。和劍橋大學的Azim Surani教授實驗室研究小組一起，科學家們進一步在兩個實驗室中聯合測試和優化了這一方法。通過添加一種發紅光的熒光標記物到原始生殖細胞的一些基因上，他們可以精確估量出重編程的原始生殖細胞數量。他們的結果顯示效率非常之高——多達40%的細胞變為了原始生殖細胞；這一數量使得能夠進行簡單的分析。

       Hanna指出，原始生殖細胞還只是構建出人類精子和卵子的第一步。在實驗室能夠完成一連串事件，推動成體細胞通過胚胎干細胞周期，變為精子或卵子之前，還面臨著許多的障礙。舉例來說，在這一過程的某個點，這些細胞必須學會一種特技：在它們變為有活力的生殖細胞之前要將它們的DNA分成兩半。不過，他仍然堅信總有一天會克服這些障礙，提高接收化療或過早絕經的婦女受孕的可能性。

       同時，這項研究還生成了一些有趣的結果，有可能會對未來的原始生殖細胞和其他早期胚胎細胞的研究造成重大影響。研究小組設法追蹤了引導干細胞分化為原始生殖細胞的一連串遺傳事件，他們發現了在人類中（而不在小鼠中）調控這一過程的一個主導基因Sox17。由于這一基因網絡完全不同于以往在小鼠中鑒別出的基因網絡，研究人員猜測對于在人類中研究這一過程的科學家們而言，等待著他們的或許是更多的驚喜。

       Hanna說：“能夠在培養皿中構建出人類原始生殖細胞，使得我們能夠在分子水平上研究分化過程。例如，我們發現只有‘新鮮’的原始細胞能夠變為原始生殖細胞；在常規培養條件下一周后，它們會再度失去這種能力。我們希望能了解其原因。使得它們多一些或少一些潛力的干細胞狀態究竟是怎樣？在細胞被重編程至更原始的狀態后究竟是什么驅動了分化過程？這些基礎問題的答案最終將推動iPS細胞技術進入醫學應用。”