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第43卷第5期          刘士玮，罗嘉强，朱子珏，等. 单细胞转录组测序技术在人精原干细胞研究中的应用［J］.
                  2023年5月                     南京医科大学学报（自然科学版），2023，43（5）：732-737                        ·735 ·


                SSCs亚型，包括原始精原干细胞阶段SSC⁃0，基因标                       外培养研究仍进展缓慢，睾丸单细胞测序鉴定出的
                志物包含 C19orf84、EGR4、FSD1、PHDGH、LPPR3、              基因标志物有望推动这一进展，但仍需进一步的体
                PIWIL4和TSPAN33；中间阶段SSC⁃1A与SSC⁃1B，基                内实验去证实。
                因标志物包含 A2M、ENO3、UTF1、SERPINE2、FG⁃                     SSCs的增殖与分化作为精子发生起始步骤，细
                FR3 和 NANOS2；晚期精原干细胞 SSC⁃2，基因标志                   胞状态由相对静止向增殖活跃转化，产生定向分化
                物包含GFRA1、GFRA2、NANOS3、ID4。这些基因标                   的精原细胞，使精子发生源源不断进行。Hermann
                志物的发现，有助于鉴定不同 SSCs 亚型，并推测各                        等 ［14］ 利用 scRNA⁃seq 技术平行比较、研究人和小鼠
                亚型可能的生物学功能。然而，鉴于个体之间遗传                            睾丸转录组特征，发现参与肝星状细胞活化通路的
                差异，不同研究结果有所偏差。同时，各基因标志                            基因包括 BCL2、EDNRA、KLF6、PDGFRA 和 TGF 在
                物的表达定位及作用功能需进一步验证、阐明。                             SSCs 亚群中表达逐渐上调。该通路的激活使靶细
                                                                  胞对相关诱导性细胞因子信号产生反应                   ［24］ ，表明从
                3  基于 scRNA⁃seq 探索人 SSCs 自我更新、增殖与
                                                                  静止的 SSCs 到分化精原细胞的转变涉及对细胞因
                分化调控机制
                                                                                        ［6］
                                                                  子信号的反应。Sohni 等 发现未分化精原细胞至
                    SSCs 通过自我更新保持自身细胞群数量的恒                        分 化 精 原 细 胞 阶 段 ，促 细 胞 增 殖 的 相 关 基 因
                定，对于生育力维持至关重要。Hermann 等                ［14］ 聚焦    CCND2、SPRY1 等表达上调，GO 注释发现分化精原
                于人、小鼠SSCs亚群，scRNA⁃seq分析发现神经营养                     细胞特异表达基因富集于细胞增殖相关通路，与其
                因 子 GDNF 均 表 达 上 调 ，并 促 进 EIF2、mTOR 和             增殖功能活跃相一致          ［25］ 。Guo等 ［26］ 对青春期前睾丸
                p70S6K 的翻译，这可能是一种驱动 SSCs 自我更新                     组织进行 scRNA⁃seq 分析，发现增殖调控基因 Cy⁃
                转录本选择性翻译的机制。小鼠研究中，GDNF 通                          clins、CDKs、TOP2A、MKI67、KIT 在精原细胞中表达
                过作用于未分化精原细胞上的RET 酪氨酸激酶，对                          上调；同时发现激活素受体 ACVR1B、BMPR1B、
                SSCs的自我更新起到重要作用            ［18］ 。在Wang等  ［16］ 研   ACVR2B 表达于精原细胞，而在未分化精原细胞中
                究中，GO注释发现SSCs亚群富集于“基因表达的负                         表达激活素信号的相关抑制剂，这提示Activin信号
                调控”和“细胞生物合成过程的负调控”等生物学功                           在精原细胞增殖与分化过程中起到重要作用。利
                能过程，表明该亚群细胞状态相对静止。基于                              用 GO 注 释 与 KEGG 分 析 发 现 ，相 关 转 录 因 子
                scRNA⁃seq 数据，发现成纤维细胞生长因子（fibro⁃                   SOHLH2、NR6A1 和 CTNNB1 可能参与 SSCs 的增殖
                blast growth factor，FGF）相关受体 FGFR1、FGFR2、         与分化过程。比较未分化精原细胞与分化精原细
                FGFR3高表达于未分化精原细胞中，FGF在维持SS⁃                       胞亚群转录组水平，发现主要是增殖相关基因的表
                Cs 自我更新上起到重要作用。其中，FGF8⁃FGFR1                      达，如 MKI67 等基因的上调。以上结果表明，增殖
                信号可能通过激活ERK1/2信号通路来维持SSCs自                        相关基因及转录因子在 SSCs 增殖与分化过程中起
                我更新   ［19］ ；FGF 可通过激活 MAPK2K1、ERK 和 Akt           重要作用，这在维持产生足够数量的精子中起到重
                通路信号，维持 SSCs 自我更新          ［20］ 。同时，研究发现          要作用。当前，已鉴定出的增殖调控关键因子的作
                FGF在人SSCs体外长期培养中起重要作用，是SSCs                       用及其机制需进一步验证。
                体外培养基的关键组分           ［21］ 。研究发现骨形态发生
                蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信号相关成           4 小结与展望
                员特异表达于SSCs，包括：BMPR1B、BMP7、BMPR2、                      目前，scRNA⁃seq 技术研究人精原干细胞的技
                SMAD1、SMAD5、SMAD9，其中BMPR1B特异表达于                   术瓶颈主要在于两点。其一，scRNA⁃seq 技术的目
                SSCs，对 BMPR1B SSCs 细胞亚群染色发现，磷酸化                   标样本来源于经过酶消化获取的睾丸细胞，这种条
                               +
                的SMAD1/5/9、ID1和ID4蛋白表达阳性，表明在SS⁃                   件下，酶消化破坏了各细胞在睾丸生精小管中的空
                Cs中BMP通路激活       ［22］ 。小鼠研究中，BMP通路在调              间结构，仅能获取单个细胞转录组水平信息，无法
                节小鼠精原细胞未分化状态中起到重要的作用。                             判断SSCs在空间位置上的转录组水平变化。另外，
                BMP4、BMP7和BMP8B已被证明可诱导人类胚胎干                       在使用两步酶消化方法获取睾丸细胞过程中，可能
                细胞产生早期生殖细胞           ［23］ 。以上结果表明，GDNF、           存在生精小管中的SSCs消化不全的问题，导致获取
                FGF 和 BMP 通路在参与维持人 SSCs 的自我更新上                    的细胞不足以代表 SSCs 的实际组成。空间转录组
                可能起到重要作用。 然而迄今为止，人 SSCs 的体                        学可以有效解决当前问题，空间转录组测序技术
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