人类新生突变的起源、特征及其对子代健康的影响

除来自祖先的遗传变异外,人类还携带了每一世代新产生的突变,即新生突变。近年来,基于“父-母-子代”核心家系设计的高通量测序研究初步解析了这些新生突变的起源和特征,并且发现新生突变是多种疾病(例如神经发育障碍、先天性心脏病等)发生的重要原因。因此,该文就人类新生突变的起源、特征以及对子代健康的影响进行综述,以期为新生突变的进一步研究提供思路。

基于小鼠谱系追踪的围着床期子宫内膜上皮-间质转化探究

目的利用Ltf cre Rosa26^(mT/mG)小鼠模型,进行围着床期子宫内膜上皮-间质转化(EMT)的谱系追踪研究,寻找子宫内膜EMT的直接形态学证据。方法收集8周龄雌性Ltf cre Rosa26^(mT/mG)小鼠子宫组织进行冰冻切片,分别与上皮细胞、间质细胞、免疫细胞的标志物E-cadherin、Vimentin、CD45共染后,激光共聚焦荧光显微镜(confocal)观察成像。围着床期研究:8周龄的Ltf cre Rosa26^(mT/mG)雌鼠与可育雄鼠按1:1合笼,以见栓当日上午为0.5 dpc,收集2.5 dpc、3.5 dpc、4.0 dpc、4.5 dpc的小鼠子宫进行冰冻切片,分析胚胎种植对子宫内膜EMT的影响。雌孕激素序贯刺激模型:8周龄的雌性Ltf cre Rosa26^(mT/mG)小鼠进行卵巢切除术,2周后进行雌激素(E_(2))、孕激素(P 4)序贯刺激,在不同处理后收集小鼠子宫组织,分析雌孕激素对子宫内膜EMT的影响。结果Ltf cre Rosa26^(mT/mG)小鼠子宫内膜间质中零星分布着增强绿色荧光蛋白阳性(EGFP+)细胞,与E-cadherin、Vimentin、CD45共染后,confocal结果显示,部分EGFP+细胞表现为Vimentin+,这部分Vimentin+EGFP+细胞即为由上皮细胞EMT形成的间质细胞。围着床期研究:围着床期中,与2.5 dpc、4.0 dpc相比,3.5 dpc时子宫内膜间质中EGFP+细胞个数显著降低(P<0.01)。雌孕激素序贯刺激模型:与卵巢切除后相比,E_(2)刺激后间质中EGFP+细胞数量显著降低,休息2 d后间质中EGFP+细胞数量显著增加,P 4刺激后间质中EGFP+细胞数量又显著降低(P<0.05)。结论子宫内膜中存在上皮细胞EMT形成的间质细胞,子宫内膜EMT在非胚胎植入时期就已经存在,且受到雌孕激素的严格调控。

母源肥胖与生殖健康的研究进展

随着肥胖的流行,育龄期女性中肥胖患者比例持续上升,对女性生殖健康产生严重影响。其中,卵母细胞及胚胎质量、胎儿及子代生长发育状况一直备受关注。该文将从卵母细胞质量、胚胎和胎儿生长发育以及后代健康三个方面阐述母源肥胖对生殖健康的影响,并结合已报道的机制提出潜在的干预靶标,以期改善肥胖引起的生殖细胞质量低下,避免遗传性疾病发生、促进优生优育。

多囊卵巢综合征中翻译后修饰的研究进展

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是常见的女性内分泌紊乱性疾病之一,其具体发病机制尚不明确,可能受到表观遗传和环境等多种因素的影响。近年来,PCOS的患病率持续增加,导致患者的生活质量出现不同程度地下降,因此积极探索新的治疗方案十分必要。蛋白质翻译后修饰(post-translational modification,PTM)是调节蛋白质功能的重要方式,研究发现磷酸化修饰与PCOS胰岛素抵抗密切相关,乙酰化修饰的研究多聚焦于PCOS卵母细胞质量方面,而甲基化修饰则与PCOS脂质代谢异常密不可分。探索PTM在PCOS发生、发展中的作用可能有助于为疾病的靶向治疗提供新思路。

lncRNA作为ceRNA在多囊卵巢综合征中的作用

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是一种常见的女性生殖内分泌疾病,受表观遗传和环境等多种因素影响。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)为不编码蛋白质且长度超过200个核苷酸的RNA分子,其可通过表观遗传修饰、转录及转录后调控等影响基因的表达。lncRNA可作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)与微小RNA(microRNA,miRNA)竞争性结合,从而调控靶基因表达。作为一种新的调控机制,其可在细胞增殖分化、炎症反应及免疫应答等生物过程中发挥重要作用,并且与许多疾病密切相关。ceRNA假说的提出也使学者们对PCOS的发生发展机制有了进一步了解。近年来,ceRNA在PCOS中的研究也越来越多。在PCOS中差异表达的lncRNA可作为ceRNA调控靶基因进而影响卵巢颗粒细胞增殖、卵母细胞成熟以及激素合成,这对PCOS的发生发展起到重要作用。综述lncRNA作为ceRNA在PCOS发生发展中的作用。

妊娠期糖尿病孕妇孕前正常体重指数与妊娠结局的相关性

目的:探讨正常孕前体重指数(body mass index,BMI)的妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)孕妇不同BMI范围对妊娠结局的影响。方法:回顾性收集南京市妇幼保健院2022年5月—2023年5月孕前正常BMI的GDM孕妇2319例,按照孕前BMI分为A组(18.5 kg/m^(2)≤BMI<20.0 kg/m^(2),581例)、B组(20.0 kg/m^(2)≤BMI<22.0 kg/m^(2),922例)与C组(22.0 kg/m^(2)≤BMI<24.0 kg/m^(2),816例)。拟合Logistic回归模型,对不同孕前BMI与妊娠结局的相关性进行分析评价。结果:3组GDM患者发生GDM A2级、子痫前期、巨大儿和新生儿高胆红素血症的风险随孕前BMI的升高而增加;发生胎盘早剥、新生儿低血糖症的风险随孕前BMI的升高而降低。在正常BMI人群中,GDM女性孕前较高或较低的BMI水平是发生GDM A2级、子痫前期、巨大儿、新生儿高胆红素血症、胎盘早剥和新生儿低血糖症的独立危险因素。结论:早期体重管理可能是预防GDM孕妇不良妊娠结局发生的不容忽视的关键措施之一。

IS200/IS605转座子家族编码的核酸酶OgeuIscB基因编辑体系的优化

目的提升来源于IS200/IS605转座子家族的RNA引导的核酸内切酶OgeuIscB的基因编辑效率。方法利用OgeuIscB蛋白已解析的晶体结构,计算氨基酸与核酸之间的原子距离,将距离小于10的非正电荷氨基酸残基突变为精氨酸(arginine,R)以提高OgeuIscB与核酸的亲和力,通过人胚肾293T细胞内源性位点验证不同突变体的基因编辑效率。结果经过两轮迭代突变,发现Q376R-S456R和A401R-S456R这2个双突变体在不同细胞系的多个内源性位点上均能显著提升OgeuIscB的基因编辑效率。结论基于结构对OgeuIscB蛋白进行理性蛋白质工程化改造,能够提升OgeuIscB核酸内切酶活性,为将其作为一种有效的基因编辑工具提供了实验依据。

辅助生殖技术对子代神经发育影响的研究进展

辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)是近年来生殖医学领域的一项关键技术,为众多不孕不育夫妇提供了实现生育的可能。随着该技术的广泛应用,ART子代的近远期健康受到广泛关注。该文从人群和机制研究两方面综合评述了ART对子代神经发育(包括神经发育表现和神经发育障碍性疾病)的潜在影响。现有证据表明,ART子代早期神经发育表现落后与多胎、早产及低出生体重等因素相关性更强,尚无较强证据表明ART技术本身的直接影响,且随着儿童神经心理的快速发展,ART子代与自然妊娠子代的差异逐渐减小。此外,大量证据表明ART夫妇的不良生殖生育特征和产科不良结局可能是导致子代神经发育障碍性疾病风险增加的主要原因。但已有机制研究提出了ART诱导表观遗传紊乱的观点,表观遗传改变或与ART子代智力障碍、多动症、癫痫等神经发育障碍性疾病的发生有关。该文旨在为患者以及相关临床和科研工作者提供更为全面的相关知识,并持续推动该领域对ART安全性和技术优化的进一步思考。

Pumilio家族基因诱导性敲除小鼠模型的构建

目的:为探究出生后Pumilio家族的功能及其缺失对个体的影响,构建Pumilio1(Pum1)和Pumilio2(Pum2)双基因诱导性敲除的小鼠模型。方法:通过小鼠交配实验得到R26-ER^(T2)Cre/+Pum1^(flox)/flox Pum^(2-/-)小鼠,并将同窝雄鼠设为对照组和实验组。分别对实验组3周和成年小鼠注射他莫昔芬,在DNA、RNA和蛋白水平表征主要脏器中Pum1的敲除效果;并表征精子发生过程中的病理变化、细胞增殖及凋亡情况。结果:实验组3周和成年雄鼠的胸腺和睾丸组织中Pum1表达水平极低,敲除效率均高于50%,Pum1和Pum2双基因诱导性敲除小鼠模型构建成功。在注射他莫昔芬结束的第21天,3周雄鼠胸腺、脾脏和睾丸的重量明显下降,睾丸病理HE染色实验显示精子形成障碍,TUNEL和BrdU染色后计数结果显示睾丸中生精细胞凋亡增加、增殖减慢。成年小鼠在注射他莫昔芬恢复后,Pum1在胸腺、心、肝、睾丸中的表达仍有降低,但睾丸病理HE染色显示精子发生未见异常。结论:该模型的建立首次展示Pumilio家族蛋白作为未来药物靶标的潜能,为深入研究Pumilio的功能及作为肿瘤治疗靶蛋白的研究奠定了理论基础。

子宫内膜与辅助生殖技术——从基础研究到临床转化

经过四十多年的发展,辅助生殖技术已成为不孕不育的有效治疗手段。子宫内膜作为“土壤”,其正常的结构和功能是胚胎成功植入、健康发育的关键因素。子宫内膜容受性成为近年来生殖医学领域的研究热点,基础研究相应地极大促进了临床诊断流程和治疗路径的迭代。该文从子宫内膜在周期性修复、微生态平衡和胚胎着床中的生理功能出发,聚焦损伤、感染、非生理水平激素影响辅助生殖妊娠结局的病理因素及其相应诊疗措施,关注与子宫内膜相关的辅助生殖后妊娠期并发症和子代健康,从子宫内膜的基础研究到临床转化的角度,探讨进一步提高辅助生殖技术有效性和安全性的新角度和新方法。

金黄仓鼠在临床医学中的研究进展

动物模型是临床医学和新药研究的重要支撑条件。尽管小鼠模型应用广泛,但近年来的研究显示,小鼠并不能完全模拟人类疾病,亟需新的动物模型弥补小鼠在各类研究中的不足。相比于小鼠,金黄仓鼠(golden hamster,Syrian hamster),在生殖、肿瘤、病毒学、脂代谢及心血管疾病等研究领域均显示,其基因表达与人具有较高的相似性。随着基因编辑技术的进步,金黄仓鼠在临床研究中的应用得以进一步拓展。该综述重点探讨基因编辑金黄仓鼠在生殖医学、脂代谢及心血管疾病、传染病、肿瘤等研究领域的最新进展,阐明基因编辑金黄仓鼠模型在医学研究的应用,以助于更好地理解基因在人类健康和疾病中的作用。

线粒体DNA碱基编辑技术研究进展

线粒体作为真核高等生物的能量工厂,通过有氧呼吸的方式为各项生命活动提供能量(ATP)。线粒体拥有一套独立于细胞核的基因组——线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA),编码37个基因,其突变会导致线粒体疾病,目前已在人mtDNA中鉴定出了超过100种致病突变位点,总发病率约为1/5000。近年来,基于CRISPR的碱基编辑技术已经实现了对核基因组的精确编辑,然而由于CRISPR系统中的引导RNA难以通过线粒体的双层膜结构,在mtDNA上实现精确的碱基编辑仍具有较大的挑战性。2020年,美国哈佛大学David R.Liu实验室报道了一种伯克霍尔德氏菌来源的双链DNA脱氨酶DddA,将其与可编程的转录激活样效应因子(transcription activator-like effector,TALE)和尿嘧啶糖苷酶抑制剂(uracil glycosylase inhibitor,UGI)融合组装成为DdCBEs(DddA来源的胞嘧啶碱基编辑器),首次在mtDNA上实现了特异高效的C·G到T·A的转换。本文对近几年基于DddA的线粒体碱基编辑技术的发展进行综述,并对其未来应用前景进行展望,以期为相关领域的科研人员进一步了解、使用及优化线粒体碱基编辑技术提供参考。

Y染色体AZFc(全部)微缺失对体外受精胚胎整倍体的影响

目的:分析Y染色体AZFc微缺失患者行胚胎植入前遗传学检测(PGT)囊胚整倍体情况。方法:回顾性分析2013年1月至2021年12月期间南京医科大学第一附属医院生殖医学中心因AZFc微缺失行胚胎植入前整倍体遗传学检测的临床资料,并设同期行PGT助孕的单基因病患者为对照组。比较两组患者的基本特征、受精率、D3优质胚胎率、囊胚形成率、胚胎整倍体率、45,X胚胎比例等。结果:共纳入患者220例,其中AZFc微缺失组91例,单基因病组129例。两组患者的年龄差异均无统计学意义。在精液参数方面,AZFc微缺失组精子浓度、精子总数及前向运动比例均低于单基因病组,差异具有统计学意义(P=0.001)。除了中AZFc微缺失组受精率低于单基因病组(P=0.012),获卵数、Day 3优胚率、囊胚形成率差异无统计学意义。总共有933枚囊胚成功进行了遗传学检测,其中AZFc微缺失组496枚囊胚,单基因病组437枚囊胚。AZFc微缺失组胚胎整倍体率、非整倍体率及嵌合体率分别为:57.26%,24.60%,18.14%,而单基因病组分别为:66.13%,23.80%,10.07%,两组差异具有统计学意义(P=0.001)。对两组非整倍体胚胎进一步分析发现,AZFc微缺失组异常频率最高的染色体分别为16(3.87%)、X(3.46%)、13(2.44%)、22(2.24%)和19(2.03%),而单基因病分别为22(4.35%)、16(2.97%)、7(2.74%)、15(1.60%)和2(1.60%)。AZFc微缺失组性染色体异常比例高于单基因病组(P=0.039),而两组胚胎中出现45,X比例差异无统计学意义。结论:与单基因病组相比,AZFc微缺失胚胎整倍体率下降,45,X胚胎比例无明显上升。通过PGT选择整倍体女性胚胎,不仅可以避免AZFc微缺失的垂直传播,还可以降低因非整倍体胚胎导致的流产风险。

编者按

生殖健康关系人口安全与民族素质,是实现“健康中国战略”的重要组成部分。目前我国出生人口数量断崖式下跌,主要原因之一是生育力的下降,这与中国日趋严重的不孕不育症有关,其发病率已高达18%,主要由配子发生障碍导致。配子发生是高度复杂的生物学事件,二倍体的原始生殖细胞经由有丝分裂增殖分化、减数分裂和分化形成单倍体的卵或精子;该过程受到精细繁复的分子调控。从基础研究出发,深入解析配子发生的分子机制,揭示人类自然生育的调控机理,并拓展生育力促进前沿技术,对于诊治不孕不育症,实现国家生殖健康和人口发展领域战略目标具有重大意义。

编者按

进入本世纪以来,我国生殖健康与人口安全面临前所未有的严峻挑战,除不断下滑的出生人口数量外,新生儿出生缺陷率也居高不下。此外,重要系统/器官发育异常导致的各类儿童期疾病呈日益高发趋势,如儿童神经系统发育障碍性疾病(如孤独症、注意力缺陷多动障碍等)、儿童青少年心血管和代谢异常(如肥胖、高血压、高血糖等),严重危害了个体生命健康和我国人口质量。生殖健康是全生命周期健康的基石,提高生殖健康水平,改善人口出生素质,既是亟待解决的重大科学问题,也是推动健康保障“战略前移、关口前移”的重大需求。

前言

2023年,南京医科大学生殖医学国家重点实验室联合山东大学国家辅助生殖与优生工程技术中心和苏州南医大创新中心,组建生殖医学与子代健康全国重点实验室,旨在聚焦我国生殖健康和人口发展领域若干重大挑战背后的关键科技问题,提升原始创新能力,构筑该领域的重要战略科技支撑力量。

卵巢组织冻存与移植生育力保存的应用现状与研究进展

年龄增长、疾病以及抗肿瘤治疗等均可能会造成女性生育力的下降甚至丧失。随着诊疗技术的发展,癌症死亡率逐渐下降,因此患者的生育力保存需求较前增加。胚胎冻存、卵母细胞冻存和卵巢组织冻存是目前常用的女性生育力保存方式。卵巢组织冻存与移植至今仅有20余年历史,现已成为临床上具备医学指征的生育力保存方式,有助于重建患者的内分泌和生育功能,已有超200多例患者通过此技术成功完成生育。为提高冻存卵巢组织再移植的安全性,现有研究将卵母细胞体外成熟技术、人工卵巢技术与之相结合,避免携癌风险高的冻存卵巢组织移植后的癌症复发风险。较多的研究均已证实了卵巢组织冻存与移植技术的有效性和安全性。尽管卵巢组织冻存与移植技术得到了快速发展,但是该技术仍面临如何通过减少卵泡储备损失进而延长卵巢组织移植后有效性等挑战,尚需要更多的基础和临床研究促进卵巢组织冻存和移植技术的进步与发展。

非综合征型唇腭裂病因学研究进展:遗传与环境及遗传-环境交互作用

非综合征型唇腭裂(non-syndromic oral cleft,NSOC)是一种常见的口腔颌面部出生缺陷,其发病机制复杂,受遗传和环境因素共同作用的影响。该文全面综述了NSOC的病因学研究现状,并展望了未来的研究方向。在遗传学方面探究了候选基因和通路研究的发现,揭示了基因组关联研究的最新发现以及全外显子测序和全基因组测序的突破。在环境危险因素方面回顾了营养不足、母体药物暴露、辐射、环境污染和孕期感染等对NSOC的影响,强调了这些因素与颌面部发育的紧密联系。更进一步,该文详细论述了遗传与环境的交互作用,并展望了NSOC病因学未来研究的可能方向,这些展望将提供更全面、精准的NSOC治疗和预防策略。

核糖体的翻译调控及其在精子发生中的研究进展

蛋白质合成过程是基因表达不可或缺的关键步骤,将信使RNA(mRNA)中编码的遗传信息转化为特定的蛋白质。这个过程在各种生物中都具有高度的保守性,是细胞生长、发育、繁殖和适应环境变化的基础。核糖体作为蛋白质合成的“执行器”,在这个复杂而精密的过程中扮演着不可或缺的角色。在精子的形成过程中蛋白质的合成及其精准调控对于正常精子发生至关重要。这种调控的精密性使得精子能够在发育过程中经历形态和功能的变化,从而最终成熟为能够完成受精任务的精子。该文将深入探讨核糖体的组成、功能、在翻译过程中的调控机制,包括精子发生过程中的翻译调控作用,阐述其在生殖生物学领域的重要意义。

原始卵泡库的形成、维持和激活分子调控机制研究进展及其临床应用

卵泡是哺乳动物卵巢结构和功能的基本单位,由位于中央的卵子和周围的体细胞组成。原始卵泡是卵泡发育的最早阶段,在哺乳动物出生前后形成。由于数量有限,原始卵泡构成了卵巢的储备库,为女性的生殖周期提供成熟卵子。原始卵泡在大部分时间内处于休眠状态,直到被激活后开始生长和发育,最终成为可排卵的成熟卵泡。原始卵泡休眠与激活的动态平衡对于卵巢生殖功能的维持非常重要,而各种因素导致的原始卵泡库提前耗竭则可能引起女性的早发性卵巢功能不全。该文系统总结了过去二十年关于原始卵泡形成和激活分子机制的研究进展,全面概述了原始卵泡体外激活技术的发展和在治疗早发性卵巢功能不全或卵巢功能障碍导致的不孕症患者中的临床应用。此外,该文就如何调节原始卵泡库来保护卵巢储备、延缓卵巢衰老方面的研究也进行了讨论,为诊断和治疗与卵泡发育相关的疾病、卵巢性不孕不育的干预以及女性生育力保存提供了新的思路。