人類胚胎幹細胞與生殖腺幹細胞發育為生殖細胞過程中之基因轉殖、分化與後生調節(延續計畫)-以無血清之細胞培養模式探討調控精原幹細胞自我更新與命運程式再設定的可能因子以及其誘導人類胚胎幹細胞分化為精子的可能性(子計畫二)

人類精原幹細胞(germline stem cells) 的培養與分化調控是生殖醫學上重要的 研究議題，而人類多功能精原幹細胞(pluripotent germline stem cells) 則更進一步於 臨床再生醫學上扮演重要的角色。利用高濃度血清細胞培養液的方式，近年來科學 家們已經可以在實驗室從新生鼠、成熟小鼠、或成年人類的睪丸組織中成功地培養 出多功能精原幹細胞。這些多功能幹細胞的成功養成，暗喻著科學家日後不但可以 成功地迴避使用胚胎幹細胞的道德爭議，同時也大大開啟了多功能精原幹細胞在臨 床醫療上的可能性。然而，由於細胞培養液中所使用的動物血清成分複雜，導致以 動物血清培養的人類精原幹細胞，不但在臨床轉譯醫學(translational medicine)的應用 受到高度的限制，同時也使尋找調控精原幹細胞多功能性因子的機會顯著下降; 因此 無血清培養系統是幹細胞能應用於轉譯醫學的首要關鍵。我們實驗室在臺北醫學大 學成功建立一新穎的無血清細胞培養方式，可以在體外成功地養成多功能性之精原 幹細胞；並進一步利用此無血清干擾的培養系統，證實類胰島素受體所調控的訊息 傳遞路徑(IGF-1R-PI3K/Akt signaling)為維持其幹細胞多功能性的的主要調控機制 (相關內容發表於2009 FASEB J 23: 2076-2087)。我們最近的研究成果發現，低氧環 境(hypoxia) 可增強多功能精原幹細胞之IGF-1R signaling，進而促進幹細胞的生長與 幹原特性(stemness) (請參考初步結果，相關論文投稿中)；暗示低氧與IGF-1R signaling 的交互作用，將有助於人類多功能精原幹細胞的增生。因此，本延續計畫 的研究主軸，將延續本實驗室先前所建立的無血清細胞培養模式，藉由強化IGF-1R signaling 與低氧環境的交互作用，來促進人類多功能性精原幹細胞的生成。這項經 無血清培養系統所培養的多功能精原幹細胞，將可大大提高與落實臨床轉譯醫學的 應用，並可同時尋找可能參與人類精原細胞多功能性調控的訊息傳遞路徑，進而增 加誘導人類胚胎幹細胞分化為人類精子細胞的成功機會。 本計劃內容主要分列於下： 一、利用低氧且無血清細胞培養系統培養多功能性人類精原幹細胞 二、鑑定多功能性人類精原幹細胞相關之內分泌調控因子及其訊息傳遞迴路