今日由加州大学洛杉矶分校Eli和Edythe再生医学与干细胞研究中心的Amander Clark博士在线发表的一篇研究，明显进一步加深了对人类生殖系细胞的认识——胎儿在子宫内发育过程中可产生人类精子和卵子的细胞。生殖系高度特化的细胞，称为生殖细胞，是人体内唯一能够将亲代基因传递给其生物学后代的细胞类型。生殖细胞的异常可导致不孕不育，如男性的生殖细胞瘤和女性的原发性卵巢功能不全。出版在细胞（Cell）杂志上的该研究，认真探索了胎儿生殖细胞的遗传信息怎样在胎儿期免受伤害，结果显示这些重要的细胞在一系列发育过程中缺少保护，从而使它们容易受到伤害。

“我的总体研究目标是理解人类不孕不育的起因，因此仔细观察生殖细胞在胚胎中的发育是很关键的，”加州大学洛杉矶分校生命科学系分子、细胞和发育生物学的副主席，Clark副教授说。“我们对胎儿生殖细胞在体内怎样合成所知甚少，我的工作是了解它们在发育过程中对何种物质敏感，是什么保护它们免受可能会导致其无法正常发挥功能的外部环境因素的损害。”

保护人类遗传信息——俗称的基因组很重要的一个生化过程被称为甲基化。人体中所有的健康细胞都已被甲基化。甲基化作为基因组中的一个保护罩可以保护细胞不发生突变。如果细胞没有甲基化，基因组就易受损伤。甲基化的去除，又称去甲基化，在人体内很少发生。其中一个这样的时期发生在怀孕期间的胎儿生命的一小段时间里。生殖细胞去甲基化的这个时期是Clark的研究焦点，她绘制出了在发育的第53天到137天中胎儿生殖细胞的数量，持续的时间和去甲基化的位置。研究发现，人类的生殖细胞系几乎清除了胎儿113天的发育过程中全部的基因组甲基化的证据。重要的是，当发生大量的去甲基化时，生殖细胞的一些区域仍然保留少量的甲基化。

“一个人的生殖细胞的质量在其出生前就被确定，会对其成人后孕育下一代产生巨大的影响，”Clark说。“在胎儿时期生殖细胞甲基化的去除使生殖细胞易受损伤。这就产生了一个关键的问题：在孕期是什么保护胎儿生殖细胞免受损坏或环境危害？为了回答这个问题，我一直在努力创建第一个可用于人类生殖细胞形成的最早期步骤研究的科学模型。”

Clark正在开发的模型需要她在实验室里利用多能干细胞产生人类的胎儿生殖细胞。用这种方法，她可以研究生殖系细胞如何被各种因素如外部化学药品或毒素所影响。在实验室中产生这种细胞是由多能干细胞所提供的一个有力的工具，它能够生成体内任何类型的细胞。利用多能干细胞，科学家可以在实验室的培养皿中创建患病组织。该方法被称为体外细胞疾病模型，使研究人员能够建立人类疾病模型，用来研究疾病和测试可能在细胞水平逆转或治疗疾病的药物。但是这种体外细胞疾病模型中所具有的一个挑战是，科学家必须确保在实验室中创建的细胞应尽可能地与在人类中发现的细胞相类似。

Clark必须确保她在实验室产生的用于体外细胞疾病模型的胎儿生殖细胞应在正确的区域保持正确的甲基化数目，因此它们才能够尽可能地类似于人类胎儿生殖细胞。在这项研究中，Clark和她的团队提交了一份包含数以亿计数据点的详细的“参考图”。参考图用来确保在实验室中创建的胎儿生殖细胞与在正常人体胎儿时期发现的胎儿生殖细胞具有相同的甲基化特性。

“这个参考图解决了利用干细胞产生胎儿生殖细胞的问题，”Clark说。“既然我们现在有了用于胎儿时期真正人类生殖细胞系的高分辨率的定量分析方法，那么当我们利用干细胞产生人类胎儿生殖细胞用于体外疾病细胞模型时，我们就可以使用这些信息。”