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基因组不稳定会导致胚胎发育异常和流产，NLRP7 功能障碍影响胚胎发育的机制却不清楚。研究人员开展了 NLRP7 在早期人类胚胎发育中作用的研究，发现其通过调节同源重组相关基因的可变剪接维持基因稳定，这为揭示胚胎发育机制提供了新视角。
在生命的起始阶段，早期胚胎的发育如同一场精密的 “舞蹈”，任何微小的差错都可能导致发育异常甚至流产。其中，基因组不稳定是引发这些问题的重要 “元凶”。NLRP7 作为一个与胚胎发育密切相关的蛋白，其功能障碍会影响胚胎发育，导致葡萄胎等异常妊娠，但背后的机制却如同隐藏在迷雾之中，亟待揭示。为了拨开这层迷雾，贵州医科大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》上，为我们理解早期人类胚胎发育的奥秘提供了关键线索。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建 NLRP7 基因敲除的细胞系；通过 RNA 测序分析基因表达和可变剪接变化；采用免疫沉淀 - 质谱（IP - MS）技术筛选与 NLRP7 相互作用的蛋白；借助免疫荧光染色、免疫印迹等实验检测相关蛋白的表达和定位。
NLRP7 对 p-hESCs 基因组 DNA 完整性的重要性
为探究 NLRP7 是否参与维持早期人类胚胎细胞的遗传稳定性，研究人员分析了 NLRP7 突变的人诱导多能干细胞（hiPSCs）的 RNA 测序数据，发现 NLRP7 突变会影响 DNA 损伤和 P53 信号通路。随后，他们利用 CRISPR/Cas9 技术成功构建了 NLRP7 敲除的启动态人胚胎干细胞（p-hESCs）细胞系（p-NLRP7-/-）。研究发现，p-NLRP7-/-细胞中 DNA 损伤标记物 γH2A.X 的表达升高，单细胞凝胶电泳分析显示其 DNA 碎片化程度增加、彗尾更长，这表明 NLRP7 敲除会导致严重的 DNA 损伤，说明 NLRP7 对维持 p-hESCs 的基因组完整性至关重要。同时，虽然 NLRP7 缺失不影响细胞增殖，但会诱导细胞凋亡，表现为活性 caspase 3 显著增加 。
NLRP7 敲除加速 p-hESCs 向滋养层细胞分化
NLRP7 功能障碍会导致葡萄胎，其重要特征是滋养层细胞过度增殖。研究人员发现，在 p-hESCs 向滋养层细胞分化过程中，p-NLRP7-/-细胞比野生型（p-WT）细胞更早且更高水平地表达早期滋养层谱系标记物 CDX2 和 KRT7，这表明 NLRP7 缺失会加速 hESCs 向滋养层细胞的分化。不过，由于额外胚胎细胞对 DNA 损伤的耐受性较高，NLRP7 敲除对这些细胞的存活没有显著影响。
NLRP7 缺失影响囊胚样结构的发育
研究人员以囊胚样结构作为体外模型研究 NLRP7 缺失对早期人类胚胎的影响。他们利用 5i/L/A 诱导培养系统将 p-hESCs 转化为幼稚态 hESCs（n-hESCs），发现 NLRP7 敲除的 n-hESCs（n-NLRP7-/-）中 γH2A.X 和活性 caspase 3 水平升高，存在 DNA 损伤和凋亡增加的现象，且 n-NLRP7-/-细胞在体外传代 20 代后难以维持。在囊胚样结构形成实验中，NLRP7 缺失虽不影响囊胚样结构的大小，但会使其内部细胞团（ICM）样结构变小、OCT4 阳性细胞减少，同时 γH2A.X 和活性 caspase 3 表达水平更高，说明 DNA 损伤和凋亡增加。此外，从 NLRP7-/-囊胚样结构中获得 n-hESCs 的效率显著降低。这些结果表明，NLRP7 功能障碍会影响早期人类胚胎细胞的发育和存活。
NLRP7 与可变剪接和 DNA 损伤反应相关因子相互作用
为揭示 NLRP7 功能障碍促进 DNA 损伤和凋亡的分子机制，研究人员构建了 FLAG 标记的 NLRP7 过表达细胞系（NLRP7-OE）。通过免疫沉淀 - 质谱（IP-MS）技术，他们鉴定出 190 种与 NLRP7 相互作用的蛋白。KEGG 和 GO 分析显示，这些蛋白富集在与微生物感染、免疫调节以及 RNA 加工相关的过程中，尤其是 “RNA 剪接”，表明 NLRP7 参与调节 mRNA 可变剪接。研究还发现，NLRP7 与一些参与可变剪接和 DNA 损伤反应（DDR）的因子相互作用，如 DDX39B、PRPF8、THRAP3 和 PARP1，但 NLRP7 缺失不影响这些蛋白的定位和表达（除 Cleaved PARP1 上调外），提示 NLRP7 可能通过与其他因子相互作用调节 RNA 剪接，间接影响 DNA 损伤修复。
NLRP7 调节同源重组相关基因的可变剪接
鉴于 NLRP7 参与 RNA 剪接，研究人员对 p-WT 和 p-NLRP7-/-细胞进行 RNA 测序分析可变剪接事件。结果显示，NLRP7 缺失导致 700 多个基因的表达发生变化，GO 分析表明这些基因与细胞凋亡、女性妊娠和免疫调节等生物过程相关。进一步的可变剪接分析发现，NLRP7 敲除导致 1162 个可变剪接事件发生改变，部分可变剪接基因富集在 “同源重组（HR）信号通路”。研究人员通过可视化分析和 RT-qPCR 验证，证实了该通路中关键基因如 RAD51 和 BRCA1 的异常剪接。这表明 NLRP7 通过调节 HR 相关基因的可变剪接来维持遗传稳定性。
研究结论表明，NLRP7 是连接 DNA 损伤、可变剪接和早期人类胚胎发育的关键调节因子。NLRP7 功能障碍会改变关键 HR 相关基因的剪接，损害 DNA 损伤修复过程，最终导致早期胚胎发育失败。该研究首次证明了 NLRP7 在维持早期人类胚胎细胞遗传稳定性中的重要作用，为深入理解早期人类胚胎发育机制提供了新的视角，也为相关疾病的研究和治疗提供了潜在的靶点和理论基础。不过，NLRP7 是否直接与 RNA 相互作用并作为可变剪接因子发挥作用仍有待进一步研究。未来，围绕 NLRP7 展开的深入研究有望为改善人类生殖健康带来新的突破和希望。
