哺乳动物卵母细胞及早期胚胎蛋白质组学研究进展

雌性生殖细胞发育是动物繁殖的基石,哺乳动物卵母细胞和早期胚胎在其生长发育过程中有许多独特的现象和规律,涉及一系列蛋白质合成/降解和磷酸化等状态的动态改变。对卵母细胞分裂、成熟调控机理以及植入前胚胎发育规律的研究是发育生物学领域的一项重要课题。蛋白质组学是以细胞或组织内全部的蛋白质为研究对象,系统鉴定、定量蛋白质并研究这些蛋白质功能的科学。随着蛋白质分离、鉴定技术的快速发展,蛋白质组学为卵母细胞发生、分化、成熟以及质量控制等相关研究提供了新的方法和内容,如在蛋白质定量、修饰、定位和相互作用等方面提供其他组学技术不可获得的重要信息。这些信息将有助于揭示哺乳动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育的分子机制,对于进一步完善卵母细胞的体外成熟培养体系,提高胚胎体外生产、体细胞克隆和转基因动物生产效率具有重要意义。     

RNA干扰在哺乳动物卵母细胞及早期胚胎发育研究中的应用

RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是一种真核生物体内由特定双链RNA介导的转录后基因沉默现象。近年来,RNAi的作用机制已基本阐明,并广泛的应用于基因功能的研究。现对RNAi在哺乳动物卵母细胞及早期胚胎研究中的作用特点、应用情况、存在问题等几方面进行综述。     

小鼠和人类生殖干细胞形成、特化和维持

哺乳动物胚胎植入子宫后,随着原肠运动的发生,胚胎开始向三个胚层分化,同时生殖细胞开始形成和特化。胚胎最早期的生殖细胞被称为原始生殖细胞(primordial germ cell, PGC),雌雄原始生殖细胞增殖并迁移到生殖嵴,持续增殖后分别进入减数分裂前期和有丝分裂阻滞,分化形成卵原细胞和精原干细胞,经过复杂的发育过程分化形成卵母细胞和精子。该文回顾了小鼠和人类的原始生殖细胞的形成和特化过程,并且对小鼠和人类精原干细胞的分子特征和体外培养体系进行了总结。     

胸腺肽-β4在小鼠卯母细胞和早期胚胎中的表达与分布规律

胸腺肽-β4(thymosin-β4,Tb4)是一种重要的G-actin遮蔽因子(G-actin sequestening factor),在细胞微丝活动中有着调节G-actin活性的作用.以往报道证实了Tb4在细胞中具有广泛的生理作用,但其在哺乳动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育等方面的作用,迄今还没有系统的研究报道.以昆明白小鼠卵巢、卵母细胞和早期胚胎作为实验材料,以免疫(荧光)组织化学和RT-PCR技术为主要研究方法,对Tb4的表达与分布进行了研究.结果显示,Tb4在相关发育过程中,存在差异性的表达和定位变化.结果表明,在小鼠卵母细胞成熟和早期胚胎的发育过程,Tb4能够通过表达与分布的变化对细胞微丝活动和细胞增殖活动进行调控,对小鼠卵母细胞成熟、早期胚胎发育以及胚胎着床过程有重要的作用.     

胸腺肽-β4在小鼠卵母细胞和早期胚胎中的表达与分布规律

胸腺肽-β4(thymosin-β4,Tb4)是一种重要的 G-actin遮蔽因子(G-actin sequestering factor),在细胞微丝活动中有着调节G-actin活性的作用． 以往报道证实了Tb4在细胞中具有广泛的生理作用,但其在哺乳动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育等方面的作用,迄今还没有系统的研究报道． 以昆明白小鼠卵巢、卵母细胞和早期胚胎作为实验材料,以免疫( 荧光) 组织化学和RT-PCR技术为主要研究方法,对Tb4的表达与分布进行了研究． 结果显示,Tb4在相关发育过程中,存在差异性的表达和定位变化．结果表明,在小鼠卵母细胞成熟和早期胚胎的发育过程,Tb4能够通过表达与分布的变化对细胞微丝活动和细胞增殖活动进行调控,对小鼠卵母细胞成熟、早期胚胎发育以及胚胎着床过程有重要的作用．     

哺乳动物卵母细胞不对称分裂的研究进展

哺乳动物卵母细胞成熟过程需要进行两次连续的不对称分裂,最终形成体积差异巨大的子细胞：大体积的卵母细胞和两种体积较小的极体。不对称分裂现象是哺乳动物卵母细胞减数分裂的典型特征,不对称分裂后的卵母细胞是高度极化的细胞。精卵结合后,细胞重新恢复了对称分裂,但是在卵母细胞减数分裂过程中形成的极性特征却得以保留并影响早期胚胎的极性。本文对近年来在哺乳动物卵母细胞不对称分裂方面的相关研究展开综述,从细胞质不对称分裂和细胞核不对称分裂两个方面对染色体、细胞骨架在哺乳动物卵母细胞不对称分裂中的作用、细胞器在哺乳动物卵母细胞成熟过程中的重组分配、染色体非随机分离等过程进行介绍,旨在从细胞和分子水平阐述哺乳动物卵母细胞不对称分裂的主要机制。     

哺乳动物卵母细胞和胚胎冷冻保存研究进展:现存问题与未来展望

在过去的几十年中,哺乳动物卵母细胞和胚胎冷冻保存技术因在辅助生殖技术及实际生产中应用广泛,其研究发展尤为迅速.多个物种(包括人)的卵母细胞和胚胎冷冻保存研究获得了受孕和活产的成功佐证,为冷冻保存技术的临床应用提供了理论依据,并成为体外受精不可缺少的环节.尽管哺乳动物卵母细胞和胚胎的冷冻保存技术的研发和应用取得了巨大进展,例如为可能不育的患者贮藏生殖潜能、卵子冻存库的建立以及卵母细胞和胚胎的跨国运输,但成功率仍达不到使用新鲜卵母细胞和胚胎的水平,还存在许多难题有待解决.本文针对低温保存技术中制约冷冻效率和成功率的主要问题进行了综述,旨在解决技术研发中遇到的瓶颈,为改进技术提供借鉴和参考,鼓励低温生物学研究者继续开展深入研究,加快推进冷冻保存技术在人类和动物辅助生殖技术中的实际应用.     

精子介导转基因动物的制备

近年来 ,通过显微注射DNA至孵育的卵母细胞原核或外源基因转染后的胚胎干细胞进行转基因动物的生产已取得了令人瞩目的成就。在过去的 1 0年中 ,以精子作载体制备转基因哺乳动物或脊椎动物也取得了一些不同程度的进展。这些技术主要包括 :直接将外源DNA与精子共孵育至成熟 ;提取分离的精子DNA或进行预处理至精子发育成熟 ;以及在辅助受精前分离精子细胞等。此外 ,一些显微注射技术 ,如在输精管内进行体内直接转染雄性生殖细胞 ;将体内转染的雄性生殖细胞植入已分离的雄性生殖细胞 ,再显微注射至受体的睾丸 ,这些技术也逐渐成熟起来。研究表明 ,通过体内、体外转染外源DNA的显微操作技术只需将雄性受体与野生型雌性交配就可产生出转基因的后代个体 ,同时也避免了辅助受精和胚胎操作带来的机械损伤 ,因此具有一定的优势。本文综述了精子介导转基因 (SMGT)技术的发展历程、研究现状及前沿进展。     

雌性生殖道发育的分子基础

哺乳动物的雌性生殖道包括输卵管、子宫、宫颈和阴道,是卵子受精、早期胚胎发育、胚胎着床、孕体发育和分娩等的重要路径,对于哺乳动物的生殖非常重要.雌性生殖器官的发育异常和病变将导致妊娠失败和胎儿死亡,因而了解雌性生殖道的发育过程和分子调节机制有利于理解生殖相关疾病和改善雌性生殖力.目前,利用基因敲除小鼠等多种实验技术,人们发现了调节雌性生殖道发育和导致生殖道疾病的部分关键基因和调节机理,本文将总结近年来雌性生殖道的发育分子调控机制方面的研究进展,并阐述多种信号通路在生殖道发育过程中的交叉调节网络.     

卵母细胞和早期胚胎特异的皮质下母源效应复合体

从卵母细胞成熟后到胚胎合子基因组激活之前,基因转录处于沉默状态.在此期间,胚胎的生命活动主要受母源效应基因调控.受到研究材料和技术的限制,哺乳动物母源效应基因研究长期进展缓慢.近期研究发现,在小鼠(Mus musculus)卵母细胞和早期胚胎中特异存在皮质下母源效应复合体(SCMC).SCMC是由多种母源效应蛋白组成的巨型蛋白复合体,它是小鼠早期胚胎发育必需的.后续研究证明,SCMC不仅可以用于鉴定小鼠中新的母源效应基因,同时有助于其他母源效应基因作用机制的阐明,还可用于其他哺乳动物早期胚胎发育调控机制研究.此外,SCMC可能存在于人类中,其组分基因的突变与临床上一些未明原因的不孕症或出生后疾病相关.以上研究表明,SCMC可能是哺乳动物母源调控过程中的重要调节枢纽.目前SCMC已经成为哺乳动物母源调控研究的重要内容,相关研究明显推动了哺乳动物母源调控领域的发展.     

哺乳动物卵母细胞凋亡的研究进展

细胞凋亡是发育过程中的基本生命现象,除各种体细胞凋亡外,生殖细胞的发生过程中也发生细胞凋亡。就雌性生殖系而言,细胞凋亡是其发育过程中的一个重要组成部分。在哺乳动物中,超过99．9％的雌性生殖细胞都会在卵子发生的不同阶段发生凋亡。有三种学说解释这一现象：1)被忽视死亡;2)因缺陷死亡;3)自我牺牲死亡。本文主要综述了哺乳动物卵母细胞凋亡的现象、卵母细胞凋亡学说、线粒体遗传与卵母细胞凋亡的关系以及凋亡的分子机理,同时还探讨了卵母细胞凋亡的生物学意义。     

环磷酸腺苷参与哺乳动物卵泡发育的研究进展

环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)是哺乳动物体内重要且保守的第二信使之一,可通过转导细胞外信号参与调节多种器官和组织的发育及生理功能。已有研究显示,雌性哺乳动物卵母细胞减数分裂进程与cAMP的水平变化密切相关且受到严格调控。卵母细胞中cAMP主要由腺苷酸环化酶3 (adenylyl cyclase 3, AC3)合成,其降解则受磷酸二酯酶3A (phosphodiesterase 3A, PDE3A)调控,这两者共同协调卵母细胞cAMP水平,从而使其在雌性卵巢的卵泡发育和卵子发生过程中发挥关键性作用。研究证明,处于生长卵泡中的卵母细胞胞质内高水平的cAMP可维持卵母细胞第一次减数分裂长期处于阻滞状态,只有当cAMP的合成被下调或其被PDE3A降解时,卵母细胞才能恢复减数分裂并成熟。而新近的研究显示,cAMP在卵子发生的其他阶段也发挥着重要的生理功能。为了能更全面地了解cAMP参与哺乳动物配子发生的调节作用及机制,本文综述了近年来国内外cAMP调节哺乳动物卵泡发育的相关研究成果,以期为深入理解cAMP与生殖细胞发生、发育的关系提供参考。     

哺乳动物雌性生殖干细胞研究的质疑、进展及挑战

传统观点认为雌性哺乳动物在出生后即失去产生新生殖细胞的能力,但近年来研究人员在多种出生后的哺乳动物卵巢内成功分离并培养到一类生殖细胞,这类细胞具有自我增殖和分化成卵母细胞的能力,从而确认出生后的哺乳类动物卵巢内存在雌性生殖干细胞的事实。该文拟从雌性生殖干细胞的研究历史及发现,生殖界对雌性生殖干细胞的质疑,近年来雌性生殖干细胞的研究进展和应用,以及当前雌性生殖干细胞研究所存在的不足、所面临的机遇与挑战作一评述。     

基因敲除动物的研究和应用

目的基因敲除动物是近十几年来发展起来的在个体水平上研究基因功能的一类实验动物,它以基因敲除技术和胚胎干细胞技术为基础,在生命科学研究的各个领域得到了广泛应用。最近两年发展起来的RNA干扰技术仍然不能代替它。本文综述了基因敲除动物在各医学生物领域的研究与应用、浅谈其与RNA干扰技术的比较及其发展前景。     

哺乳动物卵泡卵母细胞发生的分子调控

哺乳动物卵泡卵母细胞发生的研究一直是发育生物学研究的重点之一。简要叙述了哺乳动物卵泡卵母细胞发生的一般过程,重点分析了原始生殖细胞向卵母细胞分化过程中gdf9、c-kti、BMP4及TGF家族关键基因的表达调控对卵母细胞发生的影响,以及卵母细胞与颗粒细胞间的相互调节作用,介绍了卵母细胞体外发生的最新研究进展及面临的难题等,为进一步研究原始生殖细胞向卵母细胞分化以及卵泡生长发育的机制提供了理论基础。     

哺乳动物卵母细胞成熟和受精中细胞骨架重组和作用

卵母细胞成熟和受精是动物生殖过程的核心环节。细胞骨架是遍布于卵母细胞胞质中的一种复杂的蛋白质纤维网络,研究表明,卵母细胞成熟和受精过程中伴随着广泛的胞质骨架重组。哺乳动物卵母细胞和早期胚胎中细胞骨架具有其独特的分布和功能,使卵母细胞和胚胎呈现出不同的变化特点。微丝、微管的分布变化与卵母细胞成熟和受精中遗传物质的重组密切相关。近年来,对哺乳动物不同物种间卵母细胞和胚胎中细胞骨架成分的研究取得了很大的进展,结合这些研究成果,对哺乳动物卵母细胞成熟和受精过程中细胞骨架的重组、分布和作用进行了介绍。同时,对多种信号转导途径参与卵母细胞成熟和受精中细胞骨架系统的调控也作了探讨。     

小鼠早期胚胎移植技术的研究

哺乳动物胚胎移植技术是实验胚胎学、遗 传学、发育生物学研究中的一项重要技术。在 卵母细胞的体外培养、卵的体外受精及对早期 胚胎进行显微手术等研究中,往往是通过观察 卵在体外培养中的卵裂情况来鉴定实验效果。 但是更理想的方法就是将有发育能力的胚胎移 入受体子宫或输卵管内,以观察胚胎能否继续 发育直至胎儿出生。为此,我们对小鼠早期胚 胎进行了外科、非外科手术移植的研究。     

小鼠胚胎干细胞向生殖细胞分化的研究

小鼠胚胎干细胞(ESC)在体外可以分化为多种细胞类型,其中包括各阶段的生殖细胞,甚至精细胞和成熟卵母细胞。ESC向生殖细胞分化的效率受到包括生长因子、激素和体细胞等多种因素的影响,在体外形成的是雌性配子还是雄性配子与ESC是XX型还是XY型没有必然联系。简要综述了小鼠生殖细胞在体内外的分化发育、性别决定和增殖等,并总结和展望了ESC向生殖细胞分化研究面临的问题和应用前景。     

组蛋白乙酰化与卵母细胞及胚胎的体外发育

组蛋白乙酰化及去乙酰化是表观遗传修饰一个重要部分,其对哺乳动物卵母细胞成熟和胚胎发育具有重要的调节作用。因此深入研究组蛋白乙酰化的发生机制,对于改善卵母细胞和早期胚胎的发育具有重要意义。对哺乳动物卵母细胞及胚胎发育过程中的组蛋白乙酰化动态修饰进行综述。     

哺乳动物卵母细胞的冷冻保存方法

卵母细胞的冷冻保存与精子和胚胎的冷冻保存一样,具有许多潜在的应用价值。八十年代以后,卵母细胞体外成熟、体外受精、核移植,基因转移等相继研究成功。把优良品种动物废弃卵巢中的大量卵母细胞冷冻保存,可为这些生物技术提供充足的材料。卵母细胞的冷冻保存也为稀有动物,濒危动物和其它有价值的雌性个体(如基因工程个体)的遗传资源的长距离国际间运输及长期保存提供了可能。在人,卵母细胞冷冻保存可以克服胚胎冷冻保存所引起的一系列伦理道德及法律问题。