【摘 要】
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在哺乳动物睾丸中,精子发生起始于精原细胞,经一系列增殖分化过程最终形成精子。精原细胞依据其分化状态又可划分为未分化精原细胞和分化精原细胞两类。对小鼠精原细胞的分化与分子标记物已经进行比较深入的研究,但是猪精原细胞的异质性尚不清楚。因此,本研究基于单细胞测序手段,解析猪精原细胞的异质性,并进一步分析研究猪精原细胞亚群的分类及其差异基因的表达,旨在筛选未分化精原细胞和分化精原细胞的表面分子标记物,并通
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(编号:31772605);
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在哺乳动物睾丸中,精子发生起始于精原细胞,经一系列增殖分化过程最终形成精子。精原细胞依据其分化状态又可划分为未分化精原细胞和分化精原细胞两类。对小鼠精原细胞的分化与分子标记物已经进行比较深入的研究,但是猪精原细胞的异质性尚不清楚。因此,本研究基于单细胞测序手段,解析猪精原细胞的异质性,并进一步分析研究猪精原细胞亚群的分类及其差异基因的表达,旨在筛选未分化精原细胞和分化精原细胞的表面分子标记物,并通过免疫荧光染色手段对猪精原细胞的表面分子标记物进行鉴定。主要结果如下:(1)150日龄猪睾丸细胞的单细胞测序结果分析,通过降维聚类将所有细胞分为20个细胞类群,通过不同细胞的标记基因将20个细胞群分为6个主要的细胞类型,包括管周肌样细胞、间质细胞、支持细胞、精原细胞、精母细胞及精细胞,并对这些细胞类型进行功能富集分析。接着对生殖细胞的发育轨迹进行分析并进一步将生殖细胞类群细分为未分化精原细胞、分化精原细胞、细线期/偶线期精母细胞、粗线期精母细胞、双线期精母细胞、MII期精母细胞、圆形精细胞、延长型精细胞以及成熟精子。随后对未分化精原细胞和分化精原细胞又细分为Un-diff、Diff-1、Diff-2及Diff-3四个类群,并从中筛选出CDH1和CD99为未分化精原细胞的潜在分子标记,PODXL2为分化精原细胞的潜在分子标记。(2)为了进一步验证钙粘蛋白(Cadherin-1,CDH1)是否可以作为猪未分化精原细胞的标志物,分别从RNA水平、免疫组织化学及免疫双荧光验证,发现在青春期前的睾丸组织中,CDH1+与DBA+(性原细胞的标志物)重合率高达约80%;随着睾丸发育的逐步成熟,CDH1+与UCHL1+(未分化精原细胞)重合率高达约90%。同时CDH1与PCNA和TUNEL的共定位结果揭示了,CDH1+未分化精原细胞随着睾丸发育其增殖能力也在提高,几乎没有凋亡现象。(3)CD99的免疫组化和荧光的定位结果显示:在不同日龄猪睾丸组织中CD99与UCHL1有着相似的定位和变化趋势,且CD99+和UCHL1+的重合率高达90%,揭示了CD99阳性细胞就是未分化精原细胞群体中的一类,且与UCHL1+未分化精原细胞群体具有较高的重合度。(4)PODXL2在不同日龄猪睾丸中的定位结果,发现PODXL2虽然和UCHL1(未分化精原细胞的标志物)存在共定位,但是表达PODXL2的阳性细胞中UCHL1的着色均为“弱着色”,且这种“弱着色”UCHL1+有研究表明就是c-KIT+;另外PODXL2+与c-KIT+(分化精原细胞的标志物)存在更高的重合率,且同样都是在90日龄开始表达,具有相似的发育趋势,由此证实了PODXL2为猪分化精原细胞的标志物。综上,本研究揭示了猪精原细胞的异质性,从多方面证实了CDH1和CD99为猪未分化精原细胞的分子标记物,PODXL2为分化猪精原细胞的分子标记物。为深入探究猪精原细胞分化和精子发生提供理论基础。
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