睾丸负责制造精子和合成睾酮。睾丸发育和功能异常会导致性发育障碍（DSD）和男性不育。目前，还没有用于模拟睾丸的体外系统。

在一项新的研究中，以色列巴伊兰大学的Nitzan Gonen博士及其团队成功地制造出了“实验室睾丸（laboratory testicles）”，这可能会大大促进人们对性别决定机制的了解，并为男性不育症提供解决方案。相关研究结果发表在期刊上，论文标题为“Towards a ‘Testis in a Dish’: Generation of Mouse Testicular Organoids that Recapitulate Testis Structure and Expression Profiles”。

Gonen团队制造的这种人造睾丸是睾丸类器官（testis organoids）——一种利用真正的小鼠睾丸制造出来的微型人造器官。在过去十年中，随着人们认识到体外二维细胞样本无法模拟整个器官的行为，类器官的发展取得了巨大进步。

如今，大脑、肾脏、肠道和其他器官的类器官已经被制造出来。Gonen团队制造的睾丸类器官能较完美地模拟天然睾丸。这种人造睾丸是从新生小鼠体内提取的未成熟睾丸细胞培养出来的。当Gonen团队发现管状结构和细胞组装与体内睾丸高度相似时，他们意识到这一过程取得了成功。这些管状结构与产生精子的天然睾丸中的多个曲细精管（seminiferous tubule）相似。

他们的睾丸类器官在体外成功培养了九周。这被认为是一段很长的时间，理论上足以完成精子生成和激素分泌的过程。在小鼠体内，这个过程需要34天，因此这种睾丸类器官相对较长的寿命可能会让这些过程在体外进行。

Gonen博士还不知道这种睾丸类器官是否真地会产生精子，但是他的团队已注意到减数分裂开始的迹象，其中减数分裂是产生配子的过程。配子是生殖细胞，在这项研究中是精子，它的染色体数目只有正常细胞的一半，“等待”另一个配子（在这项研究中是卵子）在受精后获得另一半染色体。

图片来自International Journal of Biological Sciences, 2024, doi:10.7150/ijbs.89480

类器官通常类似于胚胎阶段的器官。在这项的研究中，这些作者创造条件让他们的睾丸类器官在实验室中成熟，并证实即使是由胚胎细胞培育出的睾丸类器官也能发育和生长出清晰的生精管。他们试图从成年小鼠睾丸中培育出睾丸类器官，但没有成功。

Gonen博士解释说，“人工睾丸是一种很有前景的睾丸发育和功能基础研究模型，它可以转化为性发育障碍和不孕症的治疗应用。”

今后，她计划利用人体样本生产类器官。例如，用人体细胞制造的睾丸类器官可能帮助正在接受癌症治疗的儿童，因为癌症可能会损害他们产生功能性精子的能力。由于儿童年龄太小，无法产生自己的精子，这些样本可以冷冻起来，将来用于生育。Gonen的愿景是从癌症患儿的活组织切片中培育出睾丸类器官，并有望在体外培育出可繁殖的精子。 

参考资料：

Aviya Stopel et al. Towards a "Testis in a Dish": Generation of Mouse Testicular Organoids that Recapitulate Testis Structure and Expression Profiles. International Journal of Biological Sciences, 2024, doi:10.7150/ijbs.89480.

Researchers create 'laboratory testicles,' organoids that could advance male infertility research

https://medicalxpress.com/news/2024-02-laboratory-testicles-organoids-advance-male.html