科學家嘗試在實驗室培育人類精子，進展公布

采集一個人的血液，把其中的細胞經(jīng)基因改造“返老還童”，一步步誘導成未成熟的精子前體，再把它們安放進一只活體小鼠腎臟上鼓起的微小組織里慢慢養(yǎng)育。

7月10日，《細胞·干細胞》發(fā)表一項研究，最終目標是在實驗室中培育出成熟的人類精子。

撰文 | 燕小六

用一管血，在小鼠腎臟里“種”出精子？科學家培育出人類和猴的精原細胞，離體外造精又近一步。

2026年7月10日，美國賓夕法尼亞大學團隊在頂級期刊《細胞·干細胞》（Cell Stem Cell）在線發(fā)表最新研究。研究人員把人體血液細胞改造成誘導多能干細胞（iPS細胞），與小鼠睪丸中的支持性細胞混合后，移植到活體小鼠腎臟的一處包膜下培育。

移植約6個月后，這團來自人類的細胞，在小鼠體內(nèi)發(fā)育成了精原細胞——一種最終能分化為成熟精子的“種子細胞”。團隊還用同樣的思路在恒河猴身上做了驗證，首次建立起iPS細胞來源的猴精原細胞。

值得注意的是，這些“人造”細胞在啟動減數(shù)分裂之前就停下了腳步，距離在實驗室造出成熟精子仍很遙遠。但它的價值不在于“造精”本身，而在于首次搭起了一個高度仿真的平臺，可用來觀察人類精子發(fā)生最早期的過程、追查男性不育的根源。

論文作者、賓大生殖生物學家Eoin Whelan坦言：“我們是從基礎科學的角度來研究這個問題的，距離臨床應用還有很長的路要走。”

人類精子的“體外發(fā)育”，為何卡了這么多年

早些年，科學家已經(jīng)能把小鼠皮膚細胞重編程為iPS細胞，再誘導成卵子和精子，甚至讓兩只雄性小鼠成功誕下后代。

但由于物種間發(fā)育方式差異巨大，這些在小鼠身上的成功，一直無法照搬到人類或其他靈長類動物中。加之人類胚胎發(fā)育本身難以研究，試圖重現(xiàn)精子、卵子早期發(fā)育的研究者，幾乎是在黑暗中摸索。

“在人類身上，相關研究嚴重滯后。”該論文通訊作者、賓大發(fā)育生物學家Kotaro Sasaki這樣形容。

此前，Sasaki團隊已能把人iPS細胞誘導成類似早期胚胎生殖細胞的細胞，再與從小鼠胎兒睪丸中提取的非生殖細胞混合。后者能為精子發(fā)育提供保護和養(yǎng)分，共同重建出類睪丸的三維結(jié)構(gòu)。

但在體外的氣液界面培養(yǎng)體系里，這套結(jié)構(gòu)撐不了太久：約80天后，組織便因缺乏血液供應而受損，生殖細胞停滯在極早的前精原細胞階段，再難向前推進。

這一次的關鍵突破，正是換了一個“培養(yǎng)環(huán)境”。

團隊不再把重建的類睪丸結(jié)構(gòu)留在培養(yǎng)皿中，而是移植進免疫缺陷小鼠腎臟的包膜下。這個位置血供豐富，被認為特別適合支持移植組織存活。借助小鼠現(xiàn)成的血液循環(huán)，重建的類睪丸得以長期維持，生殖細胞的發(fā)育也隨之被“接力”向前推進。

從“種子”到成熟，還有多遠

進入腎包膜后，移植的細胞很快自行組織成類似睪丸生精小管的管狀結(jié)構(gòu)。6個月后，人類細胞發(fā)育為精原細胞。

更難得的是，在漫長的觀察中，團隊看到了一條層層遞進的成熟軌跡：從原始生殖細胞樣狀態(tài)，走向前精原細胞、精原細胞，再到分化型精原細胞，甚至捕捉到極為罕見的、已進入減數(shù)分裂前期的前細線期精母細胞。

這些細胞在轉(zhuǎn)錄組和表型上與體內(nèi)真實細胞高度吻合，精原細胞中還檢測到前粗線期piRNA的生物發(fā)生。這是成熟雄性生殖系特有的分子特征。

通過人類特異性標記，研究者進一步確認，這些細胞確實來自人類，而非混入的小鼠細胞。

在恒河猴中復刻這一流程同樣得到了積極結(jié)果：猴iPS細胞被誘導到了分化型精原細胞階段。這一步意義重大。

在現(xiàn)有倫理規(guī)范下，有些生育功能驗證無法直接在人類中開展，非人靈長類便成了理想的替代模型，是通往臨床轉(zhuǎn)化的必經(jīng)跳板。

也正因如此，這類技術的潛在應用始終伴隨爭議——用實驗室培育的精子或卵子孕育后代，會不會讓“定制嬰兒”變得更容易，是繞不開的倫理追問。

當然，“卡殼”依舊存在：所有細胞都停在減數(shù)分裂之前，沒有一個繼續(xù)發(fā)育成成熟精子；在獼猴身上，結(jié)果也是如此。

研究團隊推測，這背后可能有多重原因，包括物種差異。精子發(fā)育過程極為復雜，不僅需要周圍非生殖細胞的參與，還依賴來自遠端器官的激素信號，而這些條件在小鼠和人類身上并不完全相同。

美國加州大學洛杉磯分校發(fā)育生物學家Amander Clark據(jù)此指出，把人類細胞與同樣來自人類的非生殖細胞一起培養(yǎng)，或許更有助于其走向成熟，“這將是接下來需要的技術創(chuàng)新。”

全球頂刊《自然》為這項成果撰文時用了一個形象的說法：科學家正一點點逼近生育領域的突破。它提供了一個可以近距離觀察早期精子發(fā)生、追查不育根源的平臺，還能持續(xù)產(chǎn)出未分化的人類精原細胞，為后續(xù)篩選最佳培養(yǎng)條件、開展藥物研究提供源頭材料。

補上“缺乏真實重現(xiàn)人類精子發(fā)生的實驗模型”這塊長期短板，或許才是這項研究此刻最實在的意義。據(jù)悉，團隊下一步計劃在實驗猴中繼續(xù)驗證，包括確認這些精原細胞是否真正具備功能。

來源：醫(yī)學界

校對：蔡 菜

運營：趙 靜

責編：汪 航

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