利用多能性干细胞（pluripotent stem cell, PSC）在体外产生生殖细胞，对未来的生殖医学和动物育种有很大的影响。在一项新的研究中，来自日本多个研究机构的研究人员成功地利用在体外产生的大鼠生殖细胞培育出大鼠后代。相关研究结果发表在2022年4月8日的Science期刊上，论文标题为“Functional primordial germ cell–like cells from pluripotent stem cells in rats”。在这篇论文中，他们描述了他们的方法，并解释了为什么他们认为他们的研究工作将导致对其他物种的体外配子发生的更好理解。

      在2011年，2011年，已有一个研究团队开发出一种将小鼠多能性干细胞分化为能够进行配子发生的原始生殖细胞样细胞（primordial germ cell-like cell, PGCLC）的方法，从而在体外重建小鼠生殖细胞特化，更具体地说，开发出一种利用小鼠多能性干细胞产生小鼠精子样细胞（sperm-like cell）的方法，然后用这些精子样细胞使一只雌性小鼠受孕并生下健康的幼鼠。自那时起，已经有许多科学家试图在另一个物种中重复这一壮举，但是在此之前诱导PGCLC在体外产生配子还没有在任何其他物种中实现。这表明实现这一过程可能是多么困难。在这项新的研究中，这些作者以早前的研究为模板，在大鼠身上复制了这一过程。

优化诱导大鼠PGCLC产生的方法，图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl4412。

     该过程首先诱导大鼠胚胎干细胞产生胚胎中的上胚层样细胞（epiblast-like cell）。这些作者随后将产生的上胚层样细胞放在含有信号分子和其他成分的培养基中，促进它们转变为大鼠PGCLC。接下来，PGCLC与促进它们成熟和表观遗传重编程的性腺体细胞一起培养，这是模拟正常成熟过程的一种手段。一旦PGCLC成熟了，它们就被移植到一只经过改造后没有生殖细胞的雄性大鼠的睾丸生精小管中。他们让它们自然发育为成熟的精子。他们随后从这只雄性大鼠身上取出精子样本，并将它们直接注射到一只活的雌性大鼠的卵母细胞中，该雌性大鼠生下了健康的后代。他们指出，这些后代成长并能够自然繁殖。

     这些作者指出，在将PGCLC注入雄性大鼠的睾丸后，在它们没有足够发育之前，雄性大鼠无法正常交配并产生后代。他们建议需要开展更多的研究来克服这个问题。不过，他们也表示，他们的研究工作为在其他物种中取得类似的结果提供了一条前进的道路，也许，有一天会在人类中取得类似的结果。