研究人員在實驗室中培養了與真實睪丸非常相似的睪丸器官組織。這項突破為研究提供了一個很有前景的模型，它可能會推進我們對器官發育的了解，並轉化為男性不孕症的治療應用。

器官組織是實驗室培育的三維微型器官，主要來自幹細胞，它開闢了模擬器官模型的新途徑，包括研究疾病狀態和測試治療藥物。在過去十年中，我們已經看到了微型大腦、心臟、肺、胃和結腸，它們的複雜性和功能都在不斷提高。不過，目前還沒有模擬睪丸的類器官。

以色列巴伊蘭大學（Bar-Ilan University）的研究人員改變了這一現狀，他們從新生小鼠細胞中培育出了睪丸（這是單一睪丸的意思）器官組織，並生成了與真實睪丸相似的結構。

研究的通訊作者尼贊-戈寧（Nitzan Gonen）說：”人工睪丸是一種很有前景的睪丸發育和功能基礎研究模型，它可以轉化為治療性發育障礙和不孕症的應用。”

睪丸發育功能障礙可導致性發育障礙（DSDs），如今通常被稱為雙性人，這是一組涉及基因、荷爾蒙和生殖器官（包括生殖器）的罕見疾病。發育障礙也可能導致男性不育，而人們對其背後的遺傳和環境機制知之甚少。

研究人員從新生小鼠睪丸而非胚胎睪丸入手。與新生睪丸相比，胚胎睪丸的可用睪丸細胞較少。研究中使用的小鼠經過基因工程改造，研究人員可以追蹤Sertoli 細胞的存在和狀態，Sertoli 細胞對睪丸的形成、精子的產生和發育（精子形成）至關重要。

研究人員從四至七天大的小鼠身上採集了整個睪丸；將未成熟的睪丸細胞離解成單細胞，並在含有睪丸中正常存在的因子的培養基上重新組合。研究人員使用3D培養系統來支持更好的睪丸類器官形成和維護。到了第二天，細胞已經形成了清晰的器官樣組織，並在九週的時間內繼續增大，直到崩潰。

睪丸由兩個主要部分組成：睪丸索（後來成為產生精子的曲細精管）和間質區（曲細精管的機械支撐區和睪固酮產生區）。兩者都含有特定類型的細胞。 21天后，器官組織包含了所有主要的睪丸細胞類型，包括Sertoli細胞，其組織方式與真正的睪丸非常相似。 Sertoli細胞形成了許多類似精曲小管的管狀結構。

胚胎細胞培育出的有機體影像，顯示第14 天時管狀結構的形成

儘管使用從新生小鼠身上採集的新生細胞製造睪丸器官組織相對方便，但研究人員還是嘗試使用胚胎細胞，因為胚胎細胞需要從懷孕的雌性小鼠身上採集。他們的想法是這樣的：新生兒細胞的用途有限，因為許多與睪丸發育和功能障礙有關的疾病都發生在胚胎階段。利用同樣的技術，他們成功地從胚胎小鼠細胞中培育出了睪丸器官組織，其管狀結構比新生兒細胞培育的器官組織更清晰。當研究人員嘗試使用成年睪丸細胞時，卻無法形成類器官。

雖然睪丸器官組織未能產生精子，但有跡象表明這是可能的。精子形成是漫長的過程，精子幹細胞經過減數分裂（細胞分裂）形成精母細胞，再發育成成熟的精子。研究人員發現，器官組織中減數分裂標記的低水平表達似乎與時間有關，主要是在第21天到42天之間，這可能表明在器官組織培養的後期階段存在少量完全成熟的精子。

器官組織與真實的睪丸非常相似，這意味著它們可以用來促進我們對性別決定機制的了解，並為男性不孕症提供解決方案。

今後，研究人員計劃利用人體樣本生產類器官。例如，用人體細胞製造的睪丸類器官可以幫助正在接受癌症治療的兒童，因為癌症會損害他們產生功能性精子的能力。他們設想收穫未成熟的精子細胞，然後將其冷凍起來，用於製造可育精子的類器官。

這項研究發表在《國際生物科學期刊》。