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格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)是越来越多提供分子靶向医治的有效恶性肿瘤药物之一。然而，伊马替尼(imatinib)会导致啮齿动物的生殖缺陷。体外的可用性筛选药品对精子发生影响的系统将是有益的。伊马替尼(imatinib)靶点、KIT 和血小板衍生生长因子受体 β (PDGFRB) 在此处显示在含有精原细胞的“生殖干”(GS) 细胞培养物中表达，包括精原干细胞 (SSC)。GS 细胞培养物用于确定伊马替尼(imatinib)是否影响 SSC 自我更新或分化。在伊马替尼(imatinib)中生长的 GS 细胞基于多种检查（包括移植）保留了自我更新。然而，伊马替尼(imatinib)的生长导致分化精原细胞数量降低和培养物生长降低，这与已知的 KIT 对精原细胞存活和增殖的要求一致。这些结果建立在体内研究并支持利用 GS 细胞培养物进行临床前药品测试的可能性。
在本研究中，我们表明格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)可降低分化细胞数量和总体 GS 细胞培养生长。重要的是，精原干细胞自我更新不受伊马替尼(imatinib)医治的影响。对 GS 细胞培养物的影响可能是通过抑制分化精原细胞中的 KIT 活性来介导的，这代表了异质 GS 细胞群的很大一部分。我们的结果与评估伊马替尼(imatinib)对啮齿动物生殖生理学影响的体内研究一致，这一事实支持将 GS 细胞培养系统包括在临床前体外药品测试模型中的可能性。
格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)医治是 CML 和 GIST 的一线医治。如果 KIT 或 PDGFR 的激活被证明是分子原理，则其他类别的恶性肿瘤也可能够用伊马替尼(imatinib)医治。此外，虽然伊马替尼(imatinib)医治主要用于成人患病者，但儿科患病者群体正在不断扩大。尽管如此，尽管精原细胞在维持生育力方面很重要，但尚未评估伊马替尼(imatinib)直接对精原细胞的影响。三项研究均侧重于产前期，评估了伊马替尼(imatinib)对啮齿动物雄性生殖系统的影响。巴夏尼等人在生命的前五天，每八小时将伊马替尼(imatinib)注射到新生小鼠体内。在出生后第 5-7 天或仅在第 5 天将伊马替尼(imatinib)注射到大鼠体内。在啮齿动物中，出生后生殖细胞发育的主要特点是生殖细胞从曲细精管中心迁移到基底膜，伊马替尼(imatinib)医治基本上抑制了这一过程。由于生殖细胞迁移是建立未分化精原细胞/SSC 池和精原细胞分化的必要先决条件，因此后来也观察到的影响，例如精原细胞数量的降低，可能是继发于不完整的影响。性腺细胞迁移。考虑到人类生殖细胞迁移大多在出生时完成，伊马替尼(imatinib)对 SSCs 和精原细胞的影响，
我们提供了确凿的证据表明格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)不会阻碍 SSC 的自我更新。首先，GS 细胞能够在 1 μM 伊马替尼(imatinib)存在的情况下通过多次传代维持一个多月。其次，伊马替尼(imatinib)处置的 GS 细胞可以在移植后以与未处置的 GS 细胞相似的速率进行体内定植。第三
，伊马替尼(imatinib)处置和未处置的 GS 细胞在体外产生了相似的簇数簇形成测定。这些结果与将 KIT 表达和功能与分化的精原细胞而不是与 SSC 联系起来的现有数据一致。小鼠研究也表明伊马替尼(imatinib)医治不会对自我更新产生不利影响，因为没有观察到对生精小管组织学和精子产生的长期（120 天）影响 。尽管如此，如上所述，格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)医治是在精原细胞形成之前的产后程度，可能无法与青春期男性患病者的伊马替尼(imatinib)医治相媲美。总之，我们的数据与体内一致数据表明 SSC 自我更新不受伊马替尼(imatinib)的影响，并通过直接证明 SSC 自我更新对伊马替尼(imatinib)的不渗透性来建立以前的研究。
尽管 SSC 自我更新不受格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)的影响，但观察到 GS 细胞培养生长的短暂降低。也就是说，在 GS 细胞在含有伊马替尼(imatinib)的培养基中生长超过一周后，与对照相比，可见更少的细胞和更小的细胞簇。我们还观察到 SOHLH1 阳性和 KIT 阳性分化精原细胞的频率减少。然而，这种降低不太可能是由分化过程中的抑制引发起的，因为格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)不影响 RA 诱导的分化。相反，GS 细胞培养物中分化精原细胞的降低可能是由于 GS 细胞在培养中维持而产生的分化精原细胞存活率减少的结果。有趣的是，我们发现如今正常 GS 细胞培养物中，较高水平的 KIT 表达与较大的簇大小和较高的细胞密度相关，这些条件通常在传代后保持比较长时间的培养物中发现。其他人最近也报道了 GS 细胞中 KIT 表达和细胞密度之间的相关联性，尽管在无饲养层粘连蛋白培养系统的背景下，KIT 阳性细胞也保留了干细胞活性。我们的数据建议使用以下模型来描述 GS 细胞的动态和异质性。SSC 增殖导致产生新的 SSC（KIT 阴性，伊马替尼(imatinib)耐受药物）和分化精原细胞（KIT 阳性，伊马替尼(imatinib)敏感）。随着培养物在没有传代和簇大小延长的情况下保持，分化水平（KIT 表达）延长；然而，在伊马替尼(imatinib)存在的情况下，产生的分化细胞的生存能力减少，从而限制了培养物的整体生长和分化状态。尽管如此，GS 细胞培养能够在伊马替尼(imatinib)存在的情况下坚持维持，因为 SSC 自我更新不受伊马替尼(imatinib)的影响。我们赞成观察到的格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)作用由 KIT 介导的观点，但并未排除 PDGFR 讯号传导在 GS 细胞培养物中的作用。然而，在睾丸中，生殖母细胞中的 PDGFRB 活性受到支持细胞分泌 PDGF 配体的刺激；相反，在 GS 细胞培养物中，表达 PDGFRB 的生殖细胞极为罕见。
近年来，国家研究委员会概述了其对更精细的毒性测试方式的愿景，该方式应更多地利用细胞模型系统并利用最新技术，如高通量筛选。此外，降低对动物毒性和药品测试的依赖显然是有益的。一个理想的体外细胞系统能够捕捉到它所模拟的体内发育过程的许多特点。事实上，GS 细胞表现出精原细胞的多种特点，它们在体内应对物：大量蛋白质标志物的表达、胞质分裂不完全的细胞分裂以及对视黄酸的分化反应等。重要的是，GS 细胞被证明含有功能性 SSC，因为它们具有在移植后体内定殖、自我更新和产生功能性精子的能力，这是 GS 细胞与其他精原细胞培养系统的分别。此外，GS 细胞不是通过添加转化转基因而人为地永生化。尽管如此，GS 细胞作为临床前评估药品对生殖细胞影响的模型系统的效用才刚刚开始评估。随着靶向分子途径的新药不断出现，这些分子途径不仅在癌细胞中失调，而且在正常细胞中也是生理功能所必需的，“脱靶”影响精子发生的可能性是非常真实的。
我们在此说明了 GS 细胞培养系统在检测广泛使用的恶性肿瘤药物格列卫(gleevec)/伊马替尼(imatinib)对精子发生创始细胞的影响方面的价值。使用这种体外系统，我们能够评估精原干细胞的自我更新和分化。我们的结果与体内数据一致，这些数据表明对生育能力、精子产生和睾丸重量有短暂但显着的有害影响。此外，最近报道了一种基于成像的方式，用于评估大鼠 GS 细胞中的细胞毒性，该方式适用于高通量筛选。他们的研究评估了顺铂等化学疗法药品的效果，与我们的研究一起开始建立 GS 细胞培养系统作为动物的重要替代品，用于测试药品对精子发生初期程度的影响。
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