Adv Sci | 吴鑫团队报道小鼠睾丸类器官中精子发生时空特征

精子发生（spermatogenesis）是哺乳动物最复杂的细胞分化过程之一，涉及精原干细胞自我更新、减数分裂、精子变形等多个关键步骤。如何在体外有效的重建睾丸的复杂结构并支持完整的精子发育过程，仍是生殖医学领域的关键挑战之一。而睾丸类器官（Testicular Organoids, TOs）作为体外三维培养系统，为体外重建组织微环境提供了新策略，可用于研究生殖细胞微环境、精子发生、睾丸发育及男性生育力挽救。目前，睾丸类器官研究报道中依然存在结构部分缺失、效率低、发育不全等核心问题。此外，在以往体外精子发生（in vitro spermatogenesis, IVS）的诸多研究所报道中，生殖细胞发育的时间和空间顺序与体内比较存在显著差异。

近日，南京医科大学生殖医学与子代健康全国重点实验室吴鑫教授课题组在Advanced Science发表最新研究Ex VivoSpatiotemporal Characterization of Spermatogenesis in Mouse Testicular Organoids，通过构建来自新生小鼠且符合类器官标准的睾丸类器官，实现精原细胞进入减数分裂，完成染色体重组和联会，并在体外发育为4/5步圆形精子细胞样单倍体，更重要的是，本研究严格参照体内以及器官培养的精子发生过程，对睾丸类器官中精子发生的时空顺序进行了对比分析，提示小鼠类器官中体外精子发生所需时间由细胞内在遗传程序决定。

该研究利用新生小鼠睾丸单细胞悬液，自组织形成类生精小管结构，并包含生殖细胞、支持细胞（Sertoli）、间质细胞（Leydig）、肌样细胞等睾丸主要细胞类型，细胞空间排布与体内睾丸相一致。此外，作者对培养体系进行了基质胶包埋、起始细胞数、气液界面培养等多因素系统优化，并对类器官中的精原细胞是否能够在体外维持，是否成功进入减数分裂，完成染色体重组与联会，是否依次分化为精母细胞、圆形精子细胞进行了评价和分析。此外，睾丸类器官中精子发生的时空调控顺序显示与体内睾丸、睾丸器官培养中的精子发生过程接近。本研究构建的体外系统潜在为睾丸微环境构建、体外精子发生和生育力保存研究提供一个前景广阔的研究平台。

南京医科大学生殖医学与子代健康全国重点实验室吴鑫课题组博士研究生孙嘉辰、朱立发为本文共同完成人。本研究得到南京医科大学生殖医学与子代健康全国重点实验室卞舒惠教授在单细胞测序分析上的指导，以及沙家豪教授，袁艳教授在前期数据沟通和手稿投稿上的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202512670

制版人：十一

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