清华大学医学院纪家葵课题组在《eLife》发文报道首次实现人类Sertoli细胞的体外重编程｜科研快讯「转载自清华大学医学院」

           2019年11月11日，清华大学医学院纪家葵课题组在《eLife》杂志在线发表了题为“Induction of Sertoli-like cells from human fibroblasts by NR5A1 and GATA4”的研究论文。该文章首次建立了一套由人类成纤维细胞体外诱导Sertoli细胞的重编程系统，并对获得的 hiSCs 细胞的特性及功能进行了系列验证。

在哺乳动物体内，Sertoli细胞（又称睾丸支持细胞）是一群具有特殊功能的细胞，对精子发生的启动和调控具有举足轻重的作用。据统计，不孕不育困扰着世界上15%左右的夫妇。通过体外途径分化干细胞获得有功能的精细胞，为不孕不育的治疗提供了一条切实可行的途径。而对于精子体外分化体系的构建，Sertoli细胞是不可或缺的组成部分。此外，Sertoli细胞还参与血睾屏障的形成，可以保护生殖细胞免遭免疫系统的攻击。Sertoli细胞的这种免疫豁免特性可被应用于异体移植等治疗领域，作为保护移植细胞的有效载体。因此开展Sertoli细胞的研究具有重要的理论和临床意义。

现阶段，在体外长期培养并维持Sertoli细胞的特性仍存在较大困难。而受取材和伦理等方面的制约，从体内大规模获取Sertoli细胞并不现实。这一系列的现实因素，增加了体外研究人类Sertoli细胞机制的难度。成纤维细胞来源较为丰富，如果能在体外实现成纤维细胞向Sertoli细胞的直接诱导，上述难题将迎刃而解。

图1 Sertoli细胞体外诱导及分离体系

该研究首先通过高表达五个转录因子（NR5A1/GATA4/WT1/SOX9/ DMRT1）及借助AMH:EGFP报告系统获得类Sertoli细胞hiSCs。在此基础上，系统验证了五因子全部组合的重编程效果，证明了NR5A1在hiSCs细胞重编程过程中的充分作用，以及GATA4的促进作用。最后，成功将重编程hiSCs细胞所需的转录因子数量优化为两个，即NR5A1和GATA4。这些hiSCs细胞，不仅具有和成人Sertoli细胞类似的转录图谱，在功能上也表现出与体内Sertoli细胞相似的特征：具备吸引内皮细胞的能力，以及在细胞质中出现较明显的脂滴积聚现象。不仅如此，共培养实验揭示，hiSCs细胞还可以在体外支持小鼠精原细胞的贴附及存活。值得一提的是，在免疫豁免能力方面，这些hiSCs细胞可抑制淋巴T细胞的增殖、降低IL-2的产量，以及保护共移植293FT细胞的寿命。最后，借助hiSCs诱导平台，本文章还进一步证实敲除间隙连接蛋白CX43会影响人类Sertoli细胞的成熟过程。

图2 hiSCs细胞具备体内Sertoli细胞的一系列特征

综上所述，该研究首次建立了一套由人类成纤维细胞体外诱导Sertoli细胞的重编程系统，并对获得的hiSCs细胞进行了系列验证，证实hiSCs细胞具有与体内Sertoli细胞相似的特性和功能。这些hiSCs细胞，不仅可作为研究Sertoli细胞发育机制的平台，在不孕不育以及异体移植治疗领域同样有着广阔的应用前景。

清华大学医学院、干细胞与再生医学中心纪家葵研究员为本文的通讯作者，清华-北大生命科学联合中心毕业博士梁健霖为本文的第一作者。此外，来自纪家葵课题组的博士研究生王楠、何京以及杜健对本研究同样做出了重要贡献。该论文还得到了来自上海交通大学医学院的李铮教授、湖南师范大学医学院何祖平教授、北京生命科学研究所陈婷教授和清华大学生命科学学院王建斌研究员的大力支持。该研究得到了中华人民共和国科技部以及清华大学的经费资助。

论文链接：https://elifesciences.org/articles/48767