“纺锤”科学家揭示人类卵子染色体分离错误机制，并提出首个防治方案，或提升女性生殖能力

今天，很高兴为大家分享来自DeepTech深科技的科学家揭示人类卵子染色体分离错误机制，并提出首个防治方案，或提升女性生殖能力，如果您对科学家揭示人类卵子染色体分离错误机制，并提出首个防治方案，或提升女性生殖能力感兴趣，请往下看。

来源：DeepTech深科技

新生女婴拥有 100-200 万个卵子，青春期前卵巢中大约有 30 万个卵子，但最终只有大约 400-500 个卵子能够发育成熟并正常排卵。

其中，20%-50% 的人类卵子属于非整倍体，带有过多或者过少的染色体。染色体数目异常的卵子在受精后会产生发育异常的胚胎，从而导致女性不育、流产或唐氏综合症等遗传疾病。卵母细胞在减数分裂的过程中错误地分离染色体是造成卵子染色体数目异常的主要原因，阐明这一现象的成因对于女性生殖和医学辅助生殖具有重要价值。

北京生命科学研究所苏俊的研究致力于解决人类卵子染色体数目异常的根源。他优化了 Trim-Away 技术作为卵母细胞和着床前胚胎的功能丧失实验平台；并发现了中心体蛋白通过液液相分离促进卵母细胞无中心体纺锤体组装的机制；此外，他也揭示了人类卵母细胞纺锤体经常错误分离染色体的诱因，并提出了治疗方案。

凭借着揭示人类卵子经常错误分离染色体的分子机理，并提出首个增加人类卵母细胞纺锤体组装和染色体分离准确性的防治方案，苏俊成为 2022 年度《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人” 中国入选者之一。

首次提出防治卵子染色体数目异常方案

苏俊对于早期发育的兴趣从大学二年级延续至今。彼时，他在香港中文大学 Faye Tsang 实验室研究脂肪干细胞在乳腺癌担当的角色，同时和实验室其他成员合作研究小鼠胚胎干细胞里的不同 TRP 离子通道蛋白。

博士期间，他在德国马普生物物理化学研究所 Melina Schuh 实验室继续开展与早期发育相关的研究，并将目光投向了卵母细胞。

卵母细胞是人体最长寿的细胞之一，其蛋白更新缓慢。CRISPR、RNA 干扰等常规手段均针对新合成的蛋白，无法在短时间内去除已于早期发育时合成和累积的蛋白。

早在 2017年，Melina Schuh 团队就开发出一种名叫 Trim-Away 的新技术，该技术能直接、快速地在多种类型的细胞中靶向降解内源性蛋白，为研究蛋白质功能提供了一种新的方法。其核心在于一种叫做 TRIM21 的蛋白，它是一种泛素化连接酶，参与细胞内的免疫反应，结合抗体结合的病原，并介导降解。该方法可以在多种细胞中应用，且只需要若干分钟便能够实现靶蛋白的降解。

2018 年，苏俊优化了 Trim-Away 技术，解决了因频繁显微注射导致的存活率和发育率降低问题，使卵母细胞和着床前胚胎经处理后的存活率和发育率提升至90%。这项工作对于他日后在卵母细胞纺锤体的开创性工作有着举足轻重的作用。

中心体在体细胞分裂的过程中起始微管成核并促进纺锤体的组装，但中心体在卵母细胞早期发育的过程中被退化。

为了解答哺乳动物卵母细胞如何在无中心体下组装纺锤体这一基础问题，苏俊及团队系统定位了 70 个不同中心体和纺锤体相关蛋白，并发现其中 19 种蛋白定位通过液液相分离形成一种液状纺锤体结构。液状纺锤体结构域在纺锤体微管附近收纳并调动微管调控因子，从而在无中心体下促进纺锤体组装。

液状纺锤体结构域的发现为苏俊带来了无数奖项，包括德国马普学会颁发的奥托哈恩大奖。也鼓励其继续深耕早期发育领域。

卵母细胞在发育成卵子的过程中，纺锤体会将染色体一分为二。有趣的是，大部分人类卵母细胞的纺锤体并不稳定，经常形成无极或多极纺锤体过渡体，诱发染色体分离错误。

2019 年，基于其博士期间对不同哺乳动物卵母细胞纺锤体建立的基础，苏俊开始研究卵子生物学最中心的问题——人类卵母细胞为何经常错误地分离染色体？

2022 年，苏俊在 Science 上发文，团队鉴定出纺锤体稳定性取决于一个名为 KIFC1 的负端定向驱动蛋白。继而发现大多数哺乳动物的卵母细胞高度表达 KIFC1，唯独人类卵母细胞缺乏 KIFC1。通过引入外源的 KIFC1 蛋白，成功提高了人类卵母细胞组装纺锤体和分离染色体的准确性，首次为防治卵子染色体数目异常带来了可能。

苏俊分享道，由于 KIFC1 只在二细胞胚胎里恢复表达，目前其正在研究补充该蛋白是否同样能为人类合子带来有利影响。

结合多种技术，探索卵子及胚胎发育机制

2022 年 9 月，苏俊加入北京生命科学研究所，任实验室主任及研究员。据他介绍，未来其工作将拓展至卵母细胞成熟前和卵子受精后的发育阶段。“具体地，我未来的两个目标将会是：1）利用一个能模拟体内卵子发生的全新体外模型来研究哺乳动物卵母细胞的早期发育过程；2）利用最先进的活细胞成像和干预实验来研究人类着床前胚胎染色体数目异常的根源。”

胚胎和卵子染色体出现异常的机制不同。前者很大原因是卵裂的有丝分裂过程中出现错误；后者则主要是在卵母细胞发生减数分裂时出现错误。

据苏俊介绍，现阶段，领域内仍较多关注卵子染色体数目异常。且国内外对于卵子染色体数目异常的着重点不同，国内主要从遗传学的角度去探究；国外则主要从细胞生物学的角度来理解。相较于胚胎而言，卵子的实验系统较为成熟。

就临床应用而言，苏俊希望能够在最早期阶段就防止染色体错误分离发生，在受精前注射蛋白提高减数分裂和卵裂的精确性，降低染色体分离异常的风险。“团队也会继续利用活细胞成像技术研究胚胎发育过程中，染色体数目容易异常的机制。”

“未来我们实验室会继续利用不同的哺乳动物模型，结合国际领先的光电镜（如光片活细胞成像，扩展成像、组织透明化成像、大体积电镜）、功能丧失（如 Trim-Away）、生物物理（如力生物学测量、建模）等技术，探索卵子和胚胎发育的机制。我们的研究成果将为女性不育的成因和防治提供新方向，并改善现有的医学辅助生殖技术。”苏俊说道。

运营/排版：何晨龙

好了，关于科学家揭示人类卵子染色体分离错误机制，并提出首个防治方案，或提升女性生殖能力就讲到这。