生殖细胞是唯一能将遗传物质传递到下一代的细胞类型，它们的形成和分化是一个复杂而有序的过程。原始生殖细胞是由上胚层细胞通过重编程形成的，在性别分化发生后分化成为雌性和雄性的生殖细胞。雌性生殖细胞在胚胎期即启动减数分裂过程并阻滞于第一次减数分裂的双线期，而雄性生殖细胞则在出生后性成熟时才开始进行减数分裂。雄性生殖细胞在出生后形成了稳定的精原干细胞群体，其持续自我更新和分化的能力保证了精子发生过程的顺利进行。多年来人们一直尝试建立生殖细胞形成和发育的体外研究系统，以期能够深入研究该过程的遗传学和表观遗传学调控机制，并为研发男性不育治疗的临床应用技术奠定基础。　　从2003年第一篇关于将多能性细胞在体外诱导成为生殖细胞的文章发表至今，科学家们已经在这个领域取得了一些进展。然而，由于很难高效获得有功能的配子，该技术离临床应用还有很大距离。本研究的目标是:第一，建立将胚胎干细胞诱导形成生殖细胞的新的技术手段;第二，通过体外培养将诱导形成的生殖细胞转化为生殖干细胞进行扩增;第三，探索将诱导生成的生殖干细胞进一步分化成为单倍体生殖细胞的方法。通过这些目标的实现，我们将提高把多能性干细胞诱导成为生殖细胞的效率，也为获得具有受精能力的生殖细胞奠定基础。　　我们首先建立了以Stra8(stimulated by retinoic acid gene8)基因上游1.4 kb启动子驱动EGFP表达的转基因小鼠，证明了该报告基因在出生后的小鼠精原细胞中表达，并建立了stra8-EGFP的转基因胚胎干细胞系。利用这套监测系统，我们建立了以小鼠胚胎干细胞(ESCs)形成的拟胚体为对象、以幼年小鼠睾丸间质细胞为饲养层、以BMP4和RA为诱导因子的体外诱导方案，在短时间内得到了EGFP阳性的类原始生殖细胞(PGCLCs)。这些细胞可以表达原始生殖细胞(PGCs)特异的蛋白STELLA、DAZL和MVH等。进而，我们发现这些细胞能够在精原干细胞培养条件下进一步被扩增，形成类精原干细胞(SSCLCs)，并表达精原干细胞(SSCs)特异的蛋白GFRA1和NGN3等。特别重要的是，利用生殖细胞的睾丸移植技术，我们证明了这两类细胞能够使精子发生过程缺失的W/Wv小鼠恢复生精并产生配子。最后，我们进一步利用RA和小鼠Sertoli细胞对长期培养的SSCLCs进行诱导，获得了单倍体生精细胞。　　综上所述，我们建立了一种可以高效诱导生成生殖细胞的技术体系、获得了 PGCLCs、SSCLCs、精子细胞和精子。利用该体系，我们研究了生殖细胞生成和发育过程中起重要作用的因素，为发展人类基于多能性干细胞诱导分化为生殖细胞的临床应用积累了经验。