Direct differentiation of human pluripotent stem cells into haploid spermatogenic cells.
Direct differentiation of human pluripotent stem cells into haploid spermatogenic cells.
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DOI：
10.1016/j.celrep.2012.07.015
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发表时间：
2012-09-27
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Schatten GP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Easley CA 4th;Phillips BT;McGuire MM;Barringer JM;Valli H;Hermann BP;Simerly CR;Rajkovic A;Miki T;Orwig KE;Schatten GP
人类胚胎（hESCs）和诱导多能干细胞（hiPSCs）可以分化为原始生殖细胞（PGCs），但不能分化为精原细胞、单倍体精母细胞或精子细胞。在这里，我们发现hESCs和hiPSCs在体外不需要基因操作的情况下直接分化为高级男性生殖细胞谱系，包括减数分裂后的精子样细胞。此外，我们的程序通过将多能干细胞分化为UTF1， PLZF和cdh1阳性的精原细胞样细胞，HIWI和hli阳性的精细胞样细胞，以及表达顶蛋白，过渡蛋白1和鱼精蛋白1的单倍体细胞来模拟体内的精子发生。这些精子在H19和IGF2两个基因座上显示出与人类精子相似的单代基因组印记。这些结果表明，男性多能干细胞具有直接分化为高级生殖细胞谱系的能力，可能为体外研究精子发生提供了一种新的策略。
Human embryonic (hESCs) and induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have been shown to differentiate into primordial germ cells (PGCs) but not into spermatogonia nor haploid spermatocytes or spermatids. Here we show that hESCs and hiPSCs differentiate directly into advanced male germ cell lineages including post-meiotic, spermatid-like cells in vitro without genetic manipulation. Furthermore, our procedure mirrors spermatogenesis in vivo by differentiating pluripotent stem cells into UTF1, PLZF and CDH1-positive spermatogonia-like cells, HIWI and HILI-positive spermatocyte-like cells, and haploid cells expressing acrosin, transition protein 1 and protamine 1, proteins found uniquely in either spermatids and/or sperm. These spermatids show uniparental genomic imprints similar to human sperm on two loci: H19 and IGF2. These results demonstrate that male pluripotent stem cells have the capability to directly differentiate into advanced germ cell lineages and may represent a novel strategy for studying spermatogenesis in vitro.
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