Organizmy większości zwierząt i człowieka zbudowane są z dwu linii komórek różniących się właściwościami i przeznaczeniem. Pierwsza, liczniejsza z nich to komórki somatyczne. Składają się one na wszystkie narządy, decydują o budowie morfologicznej i zapewniają możliwość życia i funkcjonowania organizmu. Komórki te powstają i namnażają się w wyniku podziałów mitotycznych, zachowujących stałość materiału genetycznego, czasie rozwoju zarodka, jak również całego późniejszego życia. Po powstaniu, pod wpływem różnych bodźców zarówno wewnętrznych jak i zewnętrznych, wykorzystując różne fragmenty swojego genomu poprzez wybiórcze blokowania i uaktywniania poszczególnych genów zmieniają się morfologicznie i funkcjonalnie przystosowując się do pełnienia określonych funkcji. Proces ten nazywany jest różnicowaniem morfologicznym i funkcjonalnym komórek ciała. Po spełnieniu swoich zadań giną w wyniku apoptozy i są z organizmu eliminowane a ich miejsce mogą zajmować następne pokolenia. Przy braku takiej możliwości organizm starzeje się a ten proces biologiczny prowadzi do jego naturalnej śmierci. Jednak życie musi trwać dalej pomimo umierania poszczególnych osobników. Jest ono przekazywane nieprzerwanie następnym pokoleniom. Do tego celu, podtrzymania i przekazania „sztafety życia”, przyroda wytworzyła wyspecjalizowane komórki rozrodcze zwane gametami. Gamety wywodzą się z drugiej linii komórek obecnych w każdym organizmie. Komórki te noszą nazwę komórek szlaku płciowego lub linii płciowej. Komórki linii płciowej również mają zdolność do namnażania w wyniku wielokrotnych podziałów mitotycznych. Tę zdolność mają jedynie pierwotne i niezróżnicowane komórki szlaku płciowego nazywane prapłciowymi. W pewnym momencie rozwoju uzyskają one stopień specjalizacji konieczny do przekształcenia się w zdolne do zapłodnienia specyficzne i krańcowo przystosowane komórki płciowe – gamety. Komórki tak zróżnicowane stanowią ostatni etap rozwoju w linii płciowej. Jako jedyne w organizmie przechodzą specyficzny, redukcyjny podział komórkowy, nazywany mejozą. Cecha ta jest unikalna dla komórek linii płciowej będących od tego momentu komórkami macierzystymi gamet. U samców są to spermatogonia a u samic oogonia. Drugą unikalną cechą komórek prapłciowych jest to, że wyróżnicowują się one z somatycznych w bardzo wczesnym okresie życia zarodkowego i mają zdolność do dalszych, ostatecznych przekształceń jedynie po wejściu w skład i kolonizowaniu wyspecjalizowanych narządów rozrodczych jakimi są somatycznego pochodzenia gonady (1).

Modelem do badania wielu procesów rozwojowych u ssaków, między innymi, specyfikacji komórek linii płciowej oraz powstawania i zachowania się komórek prapłciowych są myszy. Zwierzęta te mają nie tylko doskonale poznaną fizjologię ale również genetykę. W przypadku rozwoju linii płciowej stwierdzono u myszy konieczność obecności i aktywność wielu genów rozwojowych identycznych lub podobnych jak u najlepiej pod względem rozwoju zbadanego gatunku jakim jest muszka owocowa ( Drosophila melanogaster). Między innymi we wczesnych formujących się komórkach linii płciowej myszy stwierdzono aktywność genów nanos i vasa, która zanika po dotarciu tych komórek do zawiązka gonady. Jednocześnie w młodych oocytach wielu gatunków ssaków, w tym człowieka stwierdzono obecność strukturalnych elementów, podobnych do jednostek determinant płciowych płazów i nicieni oraz muszki owocowej, nazywanych ciałami Balbiniego. Jednak znaczenie rozwojowe tych struktur nie jest jednoznacznie określone. Początki różnicowania się komórek linii płciowej u ssaków sięgają wczesnego okresu gastrulacji. Powstające bezpośrednio po zapłodnieniu w okresie bruzdkowania komórki, blastomery, nie wydają się mieć wyraźnych ukierunkowań i predyspozycji rozwojowych. Uzyskują je dopiero po wstępnym okresie różnicowania i wykształceniu się w zarodku tkanek pozazarodkowych czyli trofoblastu i podziale populacji komórek embrionalnych tarczowatego zarodka na dwie warstwy; epiblast i hipoblast czyli przyszłą ektodermę i endodermę. Dokładne obserwacje zachowania i aktywności komórek w tym okresie wskazują, że przekształcanie się komórek w linię płciowa podejmują nieliczne komórki epiblastyczne leżące obwodowo i dogłowowo w miejscach styku tarczy zarodkowej z trofoblastem (2). Ich właściwe różnicowanie rozpoczyna się pod wpływem działania sygnału molekularnego jakim jest białko morfogenetyczne kości (BMP – Bone Morfogenetic Proteins) należące do dużej rodziny czynników transkrypcyjnych z grupy transformującego czynnika wzrostu β (TGF β) (3). Do prawidłowego wyróżnicowania się komórek potrzeba jednak skoordynowanego działania kilku białek z tej rodziny: BMP-2, BMP-4, BMP-8b. czynniki te są induktorami uruchamiającymi kaskadę genów, która w wybranych komórkach prowadzi do ich wydzielanie się wśród somatycznych w definitywne komórki prapłciowe. W skład tej działającej kaskadowo grupy genów wchodzą między innymi geny: SMAD-a, SMAD-b, Brachyury, Fragilis i inne nieostatecznie zidentyfikowane. Zdeterminowane rozwojowo komórki linii płciowej od otaczających je somatycznych można wyróżnić i zidentyfikować, między innymi, na podstawie wysokiej aktywności fosfatazy zasadowej. Aktywność tego enzymu jest charakterystyczną cechą tej populacji komórek aż do ich kolonizacji zawiązków gonad i początków przekształcania się w oogonia i spermatogonia (4, 5).

Ostatecznie komórki prapłciowe, nazywane w tym stadium rozwoju gonocytami, lokalizują się we wczesnym zarodku w powstających szczątkowych błonach płodowych, w endodermie woreczka żółtkowego bezpośrednio obok omoczni. Jednak nie pozostają tam długo a szybko, dzięki zdolności do ruchów ameboidalnych, zaczynają migrować przez otaczające tkanki w kierunku formujących się w ciele zarodka w okolicy pranercza, mezodermalnych zawiązków gonady nazywanych listwami płciowymi (6). Wydaje się że ruch ten jest kierowany poprzez substancje chemotaktyczne wydzielane przez komórki listew płciowych. Czynnikiem chemotaktycznym zidentyfikowanym jako działający na migrujące komórki prapłciowe jest chemokina SDF-1 (Stroma Cell-Derived Factor-1), dla której mają one receptoryczne białko błonowe CXCR4. Dzięki kierunkowemu oddziaływaniu tych dwu uzupełniających się elementów składowych migrujące komórki bezbłędnie trafiają do mezodermy listew płciowych i stopniowo ją zasiedlają. Zdarzają się jednak zaburzenia w tym procesie mogące być wynikiem np. mutacji genów. W tym przypadku komórki prapłciowe mają trudności z odnalezieniem listwy płciowej i mogą lokować się w innych narządach rozwijającego się zarodka. Jest to jedna z najbardziej prawdopodobnych przyczyn późniejszej obecności ektopicznych komórek linii płciowej stwierdzanych między innymi w nadnerczach czy krezce jelita (1).

Z woreczka żółtkowego komórki prapłciowe migrują najpierw do otrzewnej jelita zarodkowego a następnie do jego krezki grzbietowej, w której rozdzielają się i dwoma szlakami, prawym i lewym docierają do parzystych listew płciowych. W migrujących komórkach wykryto aktywność wielu genów wpływających na ten proces. Niektóre z nich takie jak White spotting syntetyzują białka receptorowe KIT mające aktywności kinazy tyrozynowej i będące miejscem przyczepiania się liganda STELL, białka produkowanego przez komórki somatyczne zarodka leżące na szlaku migracji gonocytów. Czynniki te i ich wzajemne oddziaływanie są niezbędne do prawidłowego przeżywania komórek w trakcie ich ruchu. Inne geny działające w komórkach linii płciowej oraz komórkach somatycznych zarodka produkują czynniki błonowe i pozakomórkowe wyznaczające odpowiednie drogi migracji, są to, między innymi, błonowe białka – integryny, reagujące wybiórczo z substancjami międzykomórkowymi takimi jakimi są laminy. Doświadczenia na myszach wykazały, że to właśnie oddziaływanie integryn z laminami wpływa na cytoszkielet komórek aktywując w nim procesy prowadzące do zmiany kształtu, a tym samym wyzwalające zdolność do ich przemieszczania się.

Po dotarciu do listwy płciowej komórki prapłciowe – gonocyty wchodzą w interakcje z budującymi je komórkami mezodermalnymi, tym samym kolonizują one listwę płciową. Do tego procesu oraz specyfikacji dalszych losów i różnicowania się komórek linii płciowej konieczna jest ekspresja innych genów. Są to geny dzięki którym następuje synteza białek błonowych, między innymi kadheryny E. Białko to jest obecnie uważane za najważniejsze dla prawidłowej lokalizacji komórek prapłciowych w zawiązku gonady, dające możliwości ich przekształceń. Pod wpływem genetycznych czynników determinujących losy komórek, przekształcają się one w oogonie i spermatogonie (7, 8)