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研究背景与目的：探索精子发生机制,对揭示生殖发育奥秘、提高生殖健康水平和寻找男子不育症诊疗突破口都具有深远影响.原始生殖细胞是生殖细胞的最初形式,可分化为精原干细胞,经有丝分裂、减数分裂,形成成熟精子.非梗阻性无精子症(NOA)约占无精子症患者的60％,约50％ NOA患者无法通过手术获得精子.对于这部分患者,体外干细胞培养获得雄性配子无疑是最佳选择.本文旨在探讨干细胞(胚胎干细胞、诱导多能干细胞和精原干细胞)体外诱导联合体内移植向雄性到配子分化的潜能,探索干细胞诱导分化形成精子的分子机制.材料与方法：1)收集NOA与OA患者睾丸组织样本各10例,消化分散为单细胞,GPR125分选富集人精原干细胞；体外培养增殖,加入维甲酸诱导分化或者裸鼠皮下异位移植诱导分化,与不同时间点取材行基因、蛋白及DNA含量分析.2)小鼠胚胎干细胞(ES)、诱导多能干细胞(iPS)培养扩增,悬浮法培养形成类胚体(embryonid body,EB).EB培养到第5天,培养基添加维甲酸(RA)或睾酮(T),诱导培养48h后,新鲜培养基继续培养3天；收集培养10天的EB,分散为单细胞,分选富集SSEA1 /Integrin-beta3双阳性细胞；SSEA1/Integrin-beta3双阳性细胞或精原干细胞行睾丸输出小管移植和裸鼠皮下异位移植,与不同时间点取材行基因、蛋白及细胞DNA含量分析.结果：人睾丸组织消化分选后可得到1％左右的精原干细胞.小鼠ES、iPS经EB形成可表达雄性生殖细胞相关基因和蛋白,如VASA、CDH1、C-KIT和SCP3等；RA和睾酮诱导可使生精细胞相关基因发生显著变化,RA诱导可启动减数分裂；SSEA1/Integrin-beta3阳性细胞经睾丸输出小管移植可在受体睾丸内存活并可表达SCP3；SSEA1/Integrin-beta3阳性细胞和新生小鼠的睾丸细胞共移植到裸鼠皮下,可形成类睾丸器官,组织表面血管丰富,HE染色显示类睾丸组织具有生精小管样结构,管腔内部分细胞同时表达GFP和VASA；小鼠iPS经RA诱导后,Stra8基因表达上调,Smad1/5/8磷酸化显著上调.结论：ES、iPS经EB形成可自发分化为雄性生殖细胞,干细胞来源的雄性生殖细胞(包括精原干细胞)经体外诱导和体内移植可在受体小鼠内定植、归巢和分化；RA主要通过Smad依赖的信号途径调节精原干细胞分化.本研究为阐明干细胞向雄性配子分化和精子发生机制建立了实验模型,本研究为干细胞应用于临床治疗男性不育症进行了有益探索.