研究人员正在尝试从实验室中的干细胞制造人类精子（如图所示的彩色电子显微镜图像）。摄影：Juergen Berger/Science Photo Library 这听起来像是科幻小说：收集一个人的血细胞，工程化它们使其最终转变为未成熟的精子，然后在小鼠的肾脏上生长的一个小袋中孵化。制造宝宝的实验室培养卵子和精子的追求，但这不是。今天，一组研究人员在《细胞干细胞》杂志上报告说，他们成功地进行了这一程序，最终目标是在实验室中制造成熟的人类精子。但目前，这个目标仍然难以实现。实验室培养的细胞在未成熟阶段停止了发展。宾夕法尼亚大学的生殖生物学家Eoin Whelan表示，许多障碍需要克服才能在实验室中创造成熟精子。但是，最新的成就是朝着正确方向迈出的一步。与此同时，这一程序可以用于研究人类精子发展的早期阶段，并寻找男性不育的原因。大约40%的男性不育病例没有已知原因。“我们是从基础科学的角度来看待这一问题，”Whelan说。“距离临床应用还有很长的路要走。”一个难以实现的目标 一些潜在的临床应用是有争议的，尤其是使用实验室培养的精子或卵子来制造宝宝的想法。尽管一些研究人员希望这一方法能够用于治疗特定的生育问题，但这一做法也引发了伦理担忧。其中之一是该技术可能使基因修改生殖细胞以生产“定制宝宝”变得更加容易。 用两个爸爸制造小鼠：这位生物学家重写了性繁殖的规则 迄今为止，少数研究人员已经能够从小鼠皮肤细胞中制造小鼠卵子和精子。这些细胞经过基因重编程，转变为诱导多能干细胞（iPS细胞）——像胚胎中细胞一样的“年轻”细胞，可以通过化学或基因方法转变为完全不同的细胞，例如精子。一组研究人员甚至利用这一方法从两只雄性小鼠中产生后代。但由于物种发育方式的差异，研究人员尚无法将这些在小鼠身上的成功转化为人类或其他灵长类动物。研究人类胎儿发育也很困难，因此，旨在理解和重现精子和卵子发展的最早阶段的研究人员只能在黑暗中探索。宾夕法尼亚大学的发育生物学家Sasaki说：“在人类身上，工作进展缓慢。” 一步一步来 Sasaki和他的同事们之前确定了如何将人类iPS细胞转化为类似于早期胚胎细胞的细胞，这些细胞最终发展为卵子和精子。研究人员然后将这些未成熟细胞与在发育小鼠的睾丸中发现的非生殖细胞混合。非生殖的小鼠细胞提供了支持精子发育所需的保护和营养。这样，Sasaki和他的同事们更接近于生长成熟的精子，但细胞并未超越人类胎儿中发现的早期精子发育阶段。现在，Sasaki、Whelan和他们的同事们通过将他们的细胞混合物移植到活小鼠体内进一步推进了这一过程——在一个已知适合支持移植组织的肾脏区域。进入那个小袋后，移植的细胞自我组织成与产生精子的睾丸类似的管状结构。移植六个月后，这些人类细胞已经发展为精原细胞，这是一种最终可以产生成熟精子的细胞。