科学家揭示了与不孕症相关的奥秘

罗格斯大学（Rutgers）领导的两项研究提供了对卵细胞成功和失败的见解。

研究高流产率挑战的科学家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，或者是否有标记表明它何时注定要失败。

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，这些研究使用人类和小鼠数据，这将使他们能够开始对这两个问题回答“是”。

在《自然通讯》（Nature Communications）上报道，一个研究小组发现，在受精前形成不寻常的帽状结构的小鼠卵细胞比没有该结构的卵细胞更有可能存活，附着在子宫上并生长。

“这些都是重要的发现，因为许多人寻求[体外受精]进行家庭建设，成功率很低，”罗格斯大学艺术与科学学院（SAS）遗传学系教授Karen Schindler说。“了解制造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。

与流产有关的基因突变

在发表在《美国人类遗传学杂志》上的第二项研究中，罗格斯大学领导的团队确定了一种基因，当突变时会导致小鼠卵子中染色体数量异常 – 这是早期流产和体外受精（IVF）失败的主要原因。

“我们正在寻求了解女性不孕症的遗传根源，”SAS遗传学系教授、该论文的资深作者邢金川说。“在这种情况下，我们开发的用于识别遗传风险的方法可以被许多研究人员应用于进一步调查。

了解不孕症和产卵

不孕症被定义为在一年或更长时间的无保护性行为后无法怀孕，是一个常见的问题。根据美国疾病控制和预防中心的数据，在美国，在15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，疾病预防控制中心表示，该组中约有四分之一或约26%的女性难以怀孕或怀孕至足月，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度存活的卵子的，以及为什么产生卵子的过程如此容易出错。在辛德勒的研究中，该团队将注意力集中在鸡蛋生产过程的最后一步。辛德勒说，该团队的灵感来自威斯康星大学遗传学家Ahna Skop对癌细胞的研究，他是该论文的作者。斯科普发现，分裂细胞之间形成的区域含有RNA和蛋白质等必需物质。

由于胚胎依赖于这些基本材料的发育，辛德勒想知道，当卵细胞分裂成两个子细胞时，是否也可以产生一种具有保护生命蛋白质的机制。

与其他细胞类型不同，分裂成两个细胞的卵细胞形成它们不均匀。一个是卵子，接收大部分重要物质，如遗传信息和产生蛋白质的结构，而第二个，被称为极体，接收很少，最终枯萎和死亡。

研究意义

使用产生活细胞高分辨率图像的显微镜，辛德勒团队发现卵细胞在分裂细胞之间也有一个区域，该区域富含必需材料。在这项分析中，他们发现了一种在细胞之间形成的新的帽状结构。在成功受精并生长成胚胎的卵细胞中，菌盖形成保护屏障，防止必需物质逃逸到相邻的极体细胞中。在菌盖被破坏的卵细胞中，胚胎是不可行的。

“帽是将被精子受精的卵子与无功能的极体之间的边界，”辛德勒说。“如果没有这个盖子，基本物质可能会泄漏到极体中，卵子不太可能成为胚胎。

在第二篇论文中，Xing和他的团队分析了试管婴儿诊所在植入前对胚胎进行基因检测时收集的数据，以确定染色体数量异常。邢说，这种收集方法采用廉价的DNA测序技术，收集的数据被认为对深入搜索遗传模式没有用。

尽管这种低覆盖率的全基因组测序方法从每个基因样本中产生一小部分数据，并依靠计算方法来填补缺失的信息，但Xing的团队能够检测到卵子失败常见的基因突变。当在小鼠身上进行测试时，突变会导致卵子和极体之间划分的染色体数量出现错误。

“这些发现和所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遗传研究的新方法，”Xing说。