太空环境下哺乳动物胚胎发育和生殖研究进展及展望

随着人类太空探索进程的加速和深入,哺乳动物能否在太空完成生命孕育和后代繁衍成为科学界及公众关注的问题.过往研究提示,太空飞行会对哺乳动物胚胎发育和生殖功能造成某些潜在的危害,这些危害的产生与太空存在的特殊环境有关,如宇宙辐射和重力等变化.本文首先综述了国内外利用空间飞行器搭载平台、地基微重力和辐射平台开展哺乳动物生殖和发育研究的进展,还特别论述了本团队利用实践十号(SJ-10)返回式科学卫星开展的太空条件下哺乳动物早期胚胎体外发育研究结果,随后展望了未来借助科学实验卫星、空间站、月球和火星探测等太空飞行实验平台进行动物生殖功能和胚胎发育研究的着重点.未来要实现哺乳动物乃至人类在地外空间的生存繁衍,阐明微重力、宇宙辐射或其他空间环境因素对哺乳动物胚胎发育和生殖生理的影响是至关重要的,在此基础上方可采取各种有针对性的保护措施,成功实现地外生命繁衍.     

哺乳动物早期胚胎发育的体外研究

哺乳动物胚胎发育起始于受精卵,受精卵依次形成桑椹胚和囊胚.同时,早期胚胎从输卵管迁入子宫,植入母体子宫后通过原肠运动形成原肠胚并进一步发育为新生个体.哺乳动物体内生命孕育方式造成研究取材和观察等方面的困难,阻碍了人类对哺乳动物胚胎发育过程的认识.因此,必需开发哺乳动物体外胚胎技术,以克服体内发育方式所带来的研究困难.2...     

组蛋白去乙酰化酶1/2参与调控小鼠卵子发生的研究进展

卵子发生是雌性哺乳动物的基本生殖过程,是后续受精及胚胎发育的基础.近年来研究表明,表观修饰在调控哺乳动物生殖过程(如卵子发生、精子发生、植入前胚胎发育及性别分化等)中扮演着重要的角色.以组蛋白乙酰化为例,组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferases,HATs)和去乙酰化酶(histone de...     

组蛋白乙酰化与哺乳动物生殖

组蛋白乙酰化是表观遗传修饰方式之一,在哺乳动物生殖活动中的作用至关重要,它参与哺乳动物精子发生、卵母细胞成熟和胚胎发育以及子宫内膜基质细胞蜕膜化等生殖过程。组蛋白乙酰化水平和功能的异常可以导致生殖细胞生成障碍从而致使胚胎死亡,还可影响子宫内膜容受性和蜕膜化的发生。此外,组蛋白乙酰化与胎盘的功能也密切相关。组蛋白乙酰化修饰的进一步研究将为不孕不育病因的阐明和治疗提供理论基础,对人类优生优育意义重大。     

人类卵母细胞和早期胚胎发育异常的遗传学研究进展

卵母细胞和早期胚胎的正常发育是获得健康后代的关键,遗传因素在卵母细胞成熟和早期胚胎发育过程中发挥重要作用。调控卵母细胞和早期胚胎发育的关键基因突变可导致卵母细胞成熟障碍、受精失败或早期胚胎发育停滞,进而导致不孕或早期流产等。随着全基因组测序和全外显子组测序技术的广泛应用,越来越多的致病基因突变被发现,为不孕患者提供了可靠的诊疗靶点。该文系统回顾了导致人类卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育异常的致病基因,以期促进其在辅助生殖遗传咨询中的应用。     

母源因子在哺乳动物卵母细胞向胚胎转变中的作用

卵母细胞在形成过程中合成和储存了大量由母源效应基因(maternal effect genes,MEGs)编码的母源因子(maternalfactors),它们在卵母细胞和早期胚胎发育过程的多个环节(包括母源mRNAs的合成与积累、细胞器的有序排列、表观遗传重编程、受精后卵子的激活、合子基因组激活的启动以及母源转录物的清除等)中起到关键作用。该综述按照卵母细胞成熟至受精后早期胚胎发育的时间线,详细阐述了母源因子对哺乳动物卵母细胞和早期胚胎发育关键进程的影响,同时描述了母源因子的表达调控和定位。研究发现, MEGs的变异与一系列不良生殖结局有关。在人类中,这些变异可能导致不孕症、胎儿结构性发育缺陷和出生子代患有多位点印记障碍的风险增加。深入研究母源因子及其调控机制有助于更好地理解卵母细胞和早期胚胎发育的生理过程,提高不孕症诊断和治疗的精确性,并为预防相关疾病提供新的策略。     

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.     

胚胎体外共培养：影响因素及作用机理

综述了近年来关于哺乳动物早期胚胎与体细胞共培养的研究进展。重点讨论了早期胚胎与不同类型体细胞共培养,血清、发情周期和体细胞传代次数对胚胎共培养效果的影响,以及胚胎体外共培养的作用机理。体细胞共培养体系可以改善早期胚胎体外培养的条件,促进胚胎发育,提高着床率和妊娠率,在发育生殖研究领域有着广泛的应用前景。然而,对其影响因素和作用机理尚欠系统深入研究,许多问题还亟待解决。     

蛋白质组技术在鼠胚胎早期发育研究中的应用

人类基因组大规模测序,揭示基因组精细结构的同时,还显示出基因数量的有限性和结构的相对稳定。随分析仪器和生物技术的飞速发展,创立了与基因组相对应的蛋白质组学,将精力集中于从生命功能的执行体---蛋白质水平研究基因的表达及功能。生殖技术的研究已取得了惊人的进展,但人们对生殖尤其是人类生殖的分子机制了解仍很贫乏。鼠胚胎发育过程蛋白质组的研究,为了解人类生殖健康和疾病发生的机制提供了有意义的资料 。     

受精环境对哺乳动物性别形成的影响

性别控制是人类很早就关心的研究领域, 许多重要的经济性状与性别有直接的关系。控制受精环境即可控制性别, 这种方法不需昂贵的仪器设备或者药品, 易实践, 可普遍应用, 其经济效益和社会效益难以估量。文章综述了受精环境对哺乳动物性别形成影响的研究进展。这些环境因素包括母体生殖道中精氨酸含量、胚胎发育过程中子宫内葡萄糖浓度、输精时卵母细胞成熟程度以及哺乳动物受孕时生殖激素的水平等方面, 为进一步开展性别控制研究积累一定的资料。     

哺乳动物卵巢卵泡发育调控机制研究进展

卵巢作为雌性哺乳动物的性腺,是由卵母细胞和不同类型的体细胞组成的异质性器官。卵巢在功能上,一方面担负了与雌性个体健康有关的内分泌调节功能,另一方面则承载了产生成熟卵母细胞并繁衍子代的重要任务。而承担上述功能的单位为卵泡,即卵母细胞和卵泡体细胞共同构成的复合体。对于具有较长生殖寿命的哺乳动物而言,卵泡在卵巢内的发育是一个内部协同与外部调控的精密有序过程。其中后期促性腺激素依赖的有腔卵泡发育直接调控生殖周期的产生,而近期越来越多的证据表明早期卵泡的有序发育与雌性生殖寿命维持密切关联。因此,卵泡在体正常发育与雌性个体的健康息息相关;而深入探索卵泡发育调控机制,可直接指导我们认识包括人类在内的雌性哺乳动物生殖寿命的维持机制,并在未来对其进行可能的调控。近年来,伴随着新技术和新方法的产生,特别是基因修饰动物的开发以及新型显微技术的出现,对卵泡发育特别是早期卵泡发育的调控机制研究有了长足的进步。本综述围绕着卵泡在体发育中的关键生理事件,将近年来对卵泡的生理发育调节机制研究进行梳理,并重点聚焦于早期卵泡发育的体内相关调控机制研究进展。     

哺乳动物早期胚胎端粒和端粒酶重编程

端粒位于真核染色体末端,是稳定染色体末端的重要元件。端粒酶(TER)是一种特殊的细胞核糖核蛋白(RNP)反转录酶(RT),其核心酶包括蛋白亚基和RNA元件。在DNA复制过程中的端粒丢失可以被有活性的端粒酶修复回来。哺乳动物端粒酶在发育中受调控,端粒的重编程可能是由于早期胚胎不同时期的端粒酶活性而造成的。因此,研究端粒和端粒酶重编程在早期胚胎发育中是非常重要的。该文综述了端粒和端粒酶的结构和功能,及其与哺乳动物早期胚胎发育的关系,并在此基础上展望了端粒和端粒酶在克隆动物胚胎发育的基础研究。     

卵胞质移植的研究进展

许多研究表明,线粒体对卵母细胞的受精和胚胎发育有显著影响,卵胞质中线粒体DNA含量和ATP含量的减少,以及线粒体DNA缺失均能降低卵母细胞的受精和胚胎发育,是老龄妇女和老龄动物生育率下降的重要原因之一。卵胞质移植技术能有效改善老龄卵母细胞的受精能力和早期胚胎的发育能力,在人类已有健康后代出生,它已成为人类辅助生殖生物技术和动物克隆研究的新热点。但是,卵胞质转移也可能会导致线粒体DNA异质,即供体和受体的线粒体DNA同时存在于后代体内。目前,人们对于转入的异质卵胞质中对胚胎的发生和发育造成影响的因素并不完全了解。通过卵胞质移植研究概况、卵胞质与受精和胚胎发育、异种线粒体DNA遗传方式和卵胞质转移遗传物质的检测4个方面对卵胞质移植技术进行讨论。     

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。     

哺乳动物同性生殖研究历程及应用前景

繁殖是所有生命形式的基础，同性生殖作为一种特殊的繁殖方式存在于自然界中。同性生殖包含孤雌生殖和孤雄生殖，在哺乳动物中尚未被发现。印记基因等表观遗传机制的存在阻碍了同性生殖胚胎发育。目前利用基因编辑已成功培育出双母系小鼠（Mus musculus domesticus）、单母小鼠和双父系小鼠，双母系小鼠和单母小鼠可正常发育并繁殖后代，双父系小鼠可存活48h。本文综述了哺乳动物同性生殖相关技术以及探究历程，总结了同性生殖技术的应用前景与发展方向。     

禽类卵泡生殖内分泌机能及其调控

雌禽只有左侧卵巢和输卵管,而右侧卵巢和输卵管在胚胎发育过程中已逐步退化,在生殖功能上也出现了与哺乳动物不同的特征。近年来随着研究的不断深入,发现禽类卵巢卵泡内分泌有许多不同于哺乳动物的活动规律。本文主要以鸡卵泡内分泌活动方面的研究进展,对禽类卵泡在生殖内分泌活动中的作用进行探讨性的概述,并与哺乳动物作一简单比较。 一、卵泡发育过程中的形态学变化 雌禽卵巢位于身体左侧,左肾的前方,通过卵巢系膜韧带悬于腹腔的背壁上,外观象一串葡萄,含有发育不同阶段的许多卵泡。性成熟     

CRISPR/Cas9系统应用于早期胚胎编辑和基因治疗

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9)系统具有高效、精确、操作难度较低等特点,是目前应用最为广泛的基因编辑工具。CRISPR/Cas9在构建模式动物突变体研究基因功能和构建人类疾病模型中有大量使用,但是由于相关伦理限制,在人类胚胎中进行基因编辑来探索治疗性胚胎编辑和研究人早期胚胎发育机制的研究发展较慢。人类胚胎发育机制与小鼠等模式动物的早期胚胎发育机制存在较大差异,过往在模式动物上研究的早期胚胎发育机制要在人类胚胎水平进行验证,对人类胚胎利用基因编辑工具进行直接研究越发必要,探索人类早期胚胎发育机制有助于相关发育疾病的研究与治疗。胚胎治疗性基因编辑可以实现对遗传疾病的彻底阻断,目前还处于初步探索时期,但是主要存在潜在脱靶和编辑后形成嵌合体两方面问题。相较而言,出生后个体水平的基因治疗目前发展较为快速,对遗传疾病和艾滋病等血液疾病有应用价值。现对CRISPR/Cas9近年来应用于人类胚胎编辑和基因治疗的内容进行了综述。     

异染色质相关蛋白1在哺乳动物生殖中作用的研究进展

异染色质是指在细胞周期中维持凝缩状态的染色质,具有维持染色体稳定性和调节真核细胞基因表达的作用。异染色质相关蛋白1(heterochromatin associated protein1,HP1)是异染色质的特征性蛋白,进化高度保守,在哺乳动物有三种亚型:HP1α、HP1β和HP1γ(分别由CBX5、CBX1和CBX3基因编码),在哺乳动物配子发生、受精、胚胎的着床及胚胎发育过程中都有着自己独特的作用,本文主要对HP1的各个亚型在哺乳动物生殖过程中的作用及其异常对生殖过程的影响作一综述。     

斑马鱼早期内胚层发育及其分子调控机制

斑马鱼已成为研究脊椎动物胚胎发育的理想模式生物,它具有体外受精、发育周期快、胚体透明等优点,此外其胚胎发育过程中的信号通路与哺乳动物有很高的同源性。该文阐述了斑马鱼早期内胚层发育的过程及其分子调控机制。     

小鼠和大鼠的胚胎培养基及若干相关问题

哺乳动物早期胚胎体外培养所用各种化学成份明确的培养基是研究生命科学中一项重要技术。它已被常规用于研究胚胎早期发育,多种动物及人类辅助生殖技术,转基因动物,动物克隆等领域。介绍了用于移植前胚胎培养基的研究和发展历史,当前所用化学成份明确胚胎培养基的主要组成,特别是针对小鼠和大鼠移植前胚胎所用各种培养基及其成份,讨论了这类培养基发展前景和研究方向。