圍繞生命誕生的研究已經從基礎研究邁入了生殖醫學研究階段。京都大學的研究團隊在6月20日號的英國科學期刊《Nature》電子版上發表研究成果稱，已成功利用人的誘導富潛能幹細胞（iPS細胞）大量製備出了卵子和精子的前驅物生殖細胞。研究表明，該技術可以將培養初期的細胞數量增加到原來的100億倍以上。這項研究成果預計有助於闡明精子和卵子的形成機制以及不孕症的終極因數，推動生殖醫學的隊形變換。
然而，在實際製造人類卵子和精子並將其用於生殖之前，技術上和倫理上還存在很多重要的課題，這些細胞在生殖醫學上的應用還需要時間。目前，日本的國家指導方針禁止使用iPS細胞進行受精卵操作。未來需要從不同角度展開相關討論。
上述研究團隊的成員包括京都大學高等研究院人類生物學高等研究中心（WPI-ASHBi）的中心主任齋藤通紀教授、特定研究員村瀨佑介、博士生橫川隆太等人。
iPS細胞團的顯微鏡影像（供圖：山中伸彌／京都大學與日本科學技術振興機構）
經過十年以上的研究積累
iPS細胞是指將基因人工導入皮膚或血液等體細胞而獲得的具有轉化爲各種細胞能力的細胞。京都大學的山中伸彌教授於2006年用小鼠、2007年用人細胞成功製備出了iPS細胞，並因此獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫學獎。iPS細胞在再生醫學等開墾因創傷或疾病而失去組織和臟器的醫學領域備受矚目。近年來，利用iPS細胞新藥的開發研究方面也取得了進展。
此次齋藤教授等人的研究成果是在山中教授劃時代的iPS細胞研究成果的基礎上，經過10年以上的獨創性研究和成果積累而得到的。齋藤教授的專業是發育生物學、細胞生物學。他於1999年在京都大學研究生院醫學研究科完成博士課程，2009年就任該研究科教授，2011年至2018年期間擔任日本科學技術振興機構（JST）戰略性創造研究推進事業「ERATO」研究的總負責人。
據齋藤教授等人介紹，卵子和精子在形成之前，首先作爲其原型的「原始生殖細胞」會在受精2周後左右形成，並在6～10周後分化爲胎兒活體內的睪丸和卵巢之前，先分化爲精子的前驅細胞「前精莢」和卵子的前驅細胞「卵原細胞」。
2012年，齋藤教授團隊在世界上首次成功利用小鼠的iPS細胞製備出了卵子，並使其與正常精子體外受精，成功誕下小鼠。隨後在2015年，研究團隊向人類iPS細胞添加藥劑等物質，製備出了被稱爲「初期中胚層樣細胞」的細胞，又讓某種蛋白質作用於這種細胞，成功高效製備出了原始生殖細胞，該成果發表在了同年7月的美國科學期刊《Cell Stem Cell》上。研究團隊還成功利用人iPS細胞製備出了卵原細胞，該成果發表在2018年9月的美國科學期刊《Science》上後，引起了廣泛關注。但是，當時研究中製備出的卵原細胞數量還很少。
2016年1月，山中伸彌教授在名古屋市内的酒店發表演講（供圖：內城喜貴）
利用iPS細胞製作卵原細胞的實驗步驟（供圖：京都大學齋藤通紀教授研究團隊）
「闡明瞭人類生殖細胞的發育機制」
齋藤教授等人的研究團隊此次以獨特的方法，利用人iPS細胞製備出類似原始生殖細胞的細胞（人PGCLCs），並向這些細胞投用一種存在於人體中參與骨形成的蛋白質「BMP2」進行了培養。
結果表明，研究團隊在約兩個月内成功製備出了卵原細胞和前精莢。在進一步保持染色體數量穩定等條件下繼續操作培養約四個月後，細胞數量增加了100億倍。此次的研究成果建立了大量製備前精莢和卵原細胞的方法，極大地方便了實驗。生殖細胞研究有望因此取得新的進展。
向人PGCLCs細胞投用BMP2蛋白進行培養後，成功製備出卵原細胞和前精莢的實驗示意圖（供圖：京都大學／齋藤通紀教授等人的研究團隊）
據研究團隊介紹，人類生殖細胞分化程序中會發生一種被稱爲「表觀基因體重程式設計」的反應。「表觀基因體」是指不存在於基因體鹼基序列中的與遺傳控制相關的分子的化學組成或結構變化，而「表觀基因體重程式設計」是指一種暫時性抹除親代表觀基因體相關資訊的生物活體內反應。它被認爲是生命誕生的關鍵程序，但其具體機制此前尚未明確。
研究團隊表示，他們已經能夠在卵細胞等細胞的製作程序中再現表觀基因體重程式設計，此次的一系列研究「闡明瞭人類生殖細胞的發育機制」。研究成員橫川先生介紹說：「此次開發的技術有可能大大改變生殖醫學的未來。」
京都大學的研究團隊發表研究成果稱，已成功利用人iPS細胞中大量製備出卵子和精子的前驅細胞。照片從左至右依次爲橫川隆太、齋藤通紀、村瀨佑介（供圖：京都大學）
禁止利用iPS細胞和ES細胞製備受精卵
雖然2010年日本（文部科學省）修改了指導方針，使製備人類卵原細胞等生殖細胞的研究成爲可能，但利用人iPS細胞和胚胎幹細胞（ES細胞）製備的卵子和精子進一步生產受精卵或人類胚胎的研究仍然被禁止。
關於生殖醫學的倫理問題，日本（内閣府）的生命倫理專門調查會就各種課題進行了廣泛討論。此前，該調查會於2021年批准了文部科學省等提出的指導方針修正案，該修正案允許在基礎研究中進行「核轉植」，即從受精卵中取出細胞核並移植到另一個去核受精卵中。2023年6月，調查會決定製定針對用iPS細胞製備類似人類受精卵的研究進行規範的規章框架。
此外，2024年3月，調查會以「科學上不合理且倫理上不可接受」爲由，禁止將利用人iPS細胞等再現的受精卵（胚胎）「胚胎模式」植入人體，並建議應繼續操作侷限與人類生命誕生相關的研究。
然而，考慮到此次的研究的成果很可能會推動未來生殖醫學，該調查會可能會將其作爲具體的研究實例進行討論。
【相關鏈結】
京都大學新聞稿「利用人iPS細胞中大量誘導前精莢和卵原細胞」
京都大學新聞稿「成功利用人iPS細胞製造卵原細胞」
京都大學新聞稿「利用人類iPS細胞誘導人類原始生殖細胞」
日本内閣府「生命倫理專門調查會」專用網站
原文：內城喜貴／科學記者／JST Science Portal 編輯部
中文：JST客觀日本編輯部
