两项独立研究揭开了不孕之谜

罗格斯大学的研究小组发现了预测卵细胞活力的关键因素，并确定了与流产有关的基因突变，为提高试管婴儿成功率和了解女性不孕症提供了有价值的见解。

　　

罗格斯大学领导的两项研究为卵细胞的成功和失败提供了见解。

研究高流产率挑战的科学家们一直在探索是否有可能确定卵细胞是否会成功发育成胚胎，或者是否有一个标记表明它何时注定会失败。

罗格斯大学领导的两个研究小组在两项独立的研究中发现了强有力的线索，这些研究使用了人类和小鼠的数据，这将使他们开始对这两个问题回答“是”。

据《 Nature Communications》报道，一个研究小组发现，在受精前形成一种不寻常的帽状结构的小鼠卵细胞比没有这种结构的卵细胞更有可能存活、附着在子宫上并生长。

罗格斯大学艺术与科学学院(SAS)遗传学系教授、该论文的资深作者Karen Schindler说:“这些发现很重要，因为很多人通过体外受精来建立家庭，成功率很低。了解高质量卵子和胚胎的基本机制对于提高临床成功率至关重要。”

基因突变与流产有关

在发表在《American Journal of Human Genetics》上的第二项研究中，罗格斯大学领导的研究小组发现了一种基因，该基因突变会导致小鼠卵子中染色体数量异常——这是导致早期流产和体外受精(IVF)失败的主要原因。

“我们正在试图了解女性不育的遗传根源，”SAS遗传学系教授、该论文的资深作者Jinchuan Xing说。“在这种情况下，我们开发的识别遗传风险的方法可以被许多研究人员应用于进一步的研究。”

了解不孕症和卵子生产

不孕症的定义是在一年或更长时间的无保护性行为后无法怀孕，这是一个常见的问题。根据美国疾病控制与预防中心(U.S. Centers for Disease Control and Prevention)的数据，在美国，年龄在15岁至49岁之间没有生育过的女性中，大约五分之一或19%的人在尝试一年后无法怀孕。此外，疾控中心表示，这一群体中约有四分之一或约26%的女性难以怀孕或足月妊娠，这种情况被称为生育能力受损。

Schindler、Xing和他们的团队想要了解一些女性是如何产生高存活率的卵子的，以及为什么产生卵子的过程如此容易出错。在Schindler的研究中，研究小组将注意力集中在卵子生产过程的最后一个步骤上。Schindler说，研究小组的灵感来自他的同事、威斯康星大学(University of Wisconsin)的遗传学家、论文作者之一Ahna Skop对癌细胞的研究。Skop发现，分裂细胞之间形成的区域包含RNA和蛋白质等必需物质。

由于胚胎的发育依赖于这些基本物质，Schindler想知道，当卵细胞分裂成两个子细胞时，是否也会产生一种具有保护生命的蛋白质的机制。

与其他类型的细胞不同，卵细胞分裂成两个细胞，形成不均匀。一种是卵子，它接收了大部分重要的物质，比如遗传信息和产生蛋白质的结构，而另一种是极体，它接收的很少，最终会枯萎死亡。

研究的意义

Schindler的研究小组利用能产生活细胞高分辨率图像的显微镜发现，卵细胞在分裂细胞之间也有一个富含必需物质的区域。在这项分析中，他们发现在细胞之间形成了一种新的帽状结构。在成功受精并长成胚胎的卵细胞中，帽状物形成一个保护屏障，防止必需物质逃逸到相邻的极体细胞中。在卵细胞中，帽被破坏，胚胎不能存活。

Schindler说:“精子帽是将与精子受精的卵子和非功能极体之间的边界。如果没有这个盖子，基本物质就会渗漏到极体中，卵子就不太可能成为胚胎。”

在第二篇论文中，Xing和他的团队分析了试管婴儿诊所在胚胎植入前对染色体数量异常的胚胎进行基因检测时收集的一组数据。Xing教授说，这种采用廉价DNA测序技术的收集方法收集到的数据，还没有被认为对基因模式的深入研究有用。

尽管这种低覆盖率的全基因组测序方法只能从每个基因样本中获得一小部分数据，并依赖于计算方法来填补缺失的信息，但Xing的团队能够检测到卵子衰竭常见的基因突变。当在小鼠身上进行测试时，这种突变会导致卵子和极体之间的染色体数目出现错误。

Xing说:“这些发现和使用的方法具有广泛的意义，不仅对临床医生和患者调查试管婴儿失败的新原因，而且为世界提供了一种使用低覆盖率测序数据进行基因研究的新方法。”

参考文献:“An oocyte meiotic midbody cap is required for developmental competence in mice” by Gyu Ik Jung, Daniela Londoño-Vásquez, Sungjin Park, Ahna R. Skop, Ahmed Z. Balboula and Karen Schindler, 16 November 2023, Nature Communications.

“Identifying risk variants for embryo aneuploidy using ultra-low coverage whole-genome sequencing from preimplantation genetic testing” by Siqi Sun, Mansour Aboelenain, Daniel Ariad, Mary E. Haywood, Charles R. Wageman, Marlena Duke, Aishee Bag, Manuel Viotti, Mandy Katz-Jaffe, Rajiv C. McCoy, Karen Schindler and Jinchuan Xing, 28 November 2023, The American Journal of Human Genetics.