生殖细胞对猪到小鼠异种移植模型中睾丸形态发生与功能重建至关重要

为什么重建睾丸组织很重要

热应激和其他环境变化正在降低农场动物的繁殖能力，威胁全球粮食生产。因此，科学家正在寻找体外生长精子的途径，这既可以保护有价值的育种系，也可以在睾丸受损时帮助恢复生育力。本研究探讨了如何从放置在小鼠皮下的猪细胞重建能工作的睾丸组织，并提出了一个简单却关键的问题：产生精子的生殖细胞本身是否必须参与组织整体的构建，还是支持细胞单独就能完成？

在新“寄主”中构建微小睾丸

研究人员从新生仔猪的睾丸出发，将细胞分为两类。一种混合物包含生殖细胞（包括能够启动精子生成过程的精原干细胞）以及丰富的支持细胞。另一种混合物仅含支持细胞，并被有意去除了生殖细胞。两种混合物都与一种凝胶状支架混合，然后被小心注入免疫缺陷小鼠的皮下，放置六个月以观察它们是否能够自组装成类睾丸组织。

有生殖细胞时，完整结构得以形成

含生殖细胞的移植团发育成圆形、紧凑的组织团块，内部和周围有许多血管。显微镜下，这些移植体显示出良好组织化的环形小管，极为类似正常睾丸中的结构。支持细胞整齐地排列在每个小管的外侧，而发育中的生殖细胞层填充在内部并形成明显的中央腔。研究团队检测到多阶段的精子发育，从小管壁上的早期生殖细胞到靠近中心的晚期精子细胞，并发现标记不同成熟阶段的蛋白。基因表达模式显示这些移植体富含与细胞分裂和精子形成相关的信号，表明重建的组织不仅在结构上正确，而且在功能上也具有活性。

没有生殖细胞时，结构与身份崩解

仅由富含支持细胞的混合物构成的移植体则呈现出截然不同的情形。它们生长为更扁平、碎片状的组织，血管较少，小管形态简单且畸形。外层缺失正常的基底膜，内部细胞团常常脱离而非形成稳定的壁。关键的支持细胞丧失了通常的位置和分子特征，有些细胞甚至开始表现出更像女性生殖细胞的特征。基因分析显示，这些无生殖细胞组织没有启动与精子相关的程序，而是活化了与血液凝固、瘢痕形成、炎症以及早期非特异性组织发育相关的基因。本质上，它们形成了一种通用的、部分管状的组织，而非真正的睾丸。

为家畜生殖提供的新模型

通过并列比较这两种结果，研究表明生殖细胞的作用远不止坐在小管内并转化为精子。它们帮助引导血管生长，保持支持细胞在正确位置，并锁定组织的男性身份。在这一猪对小鼠的移植系统中，只有包含生殖细胞的混合物能重建出能够向精子生成推进的类睾丸结构。因此，该模型为优化大型动物体外精子生产提供了有力工具，未来可用于支持家畜育种、保存优良遗传系并在损伤后助力生育力恢复，同时强调健康的造精细胞本身就是睾丸构建的核心“建筑师”。

引用: Han, MG., Jeon, Y., Maeng, H. et al. Germ cells are essential for testicular morphogenesis and functional reconstruction in a porcine xenograft model. Sci Rep 16, 14719 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44916-4

关键词: 生殖细胞, 精原干细胞, 睾丸重建, 异种移植, 家畜生育力