新加坡国立大学(NUS)的研究人员开发出一种创新技术,以提高老化卵母细胞(即未成熟的卵子细胞)的生殖潜力,这有可能为年长女性的辅助生殖技术取得更好的结果铺平道路。
该团队通过使用年轻的卵泡环境部分恢复其生殖功能,展示了对来自老年临床前模型的卵母细胞的复壮,并相应地为体外受精(IVF)生成了质量更好的卵子。他们已为其创新申请了专利,并在《自然·衰老》杂志上发表了研究结果。
女性生殖衰老的是一个自然过程,随着时间的推移,女性生殖系统会发生变化,包括卵子数量和质量的急剧下降。随着许多女性选择在晚年生育,了解和减轻衰老对卵子细胞质量的影响对于制定成功的卵子细胞成熟、受精和胚胎发育策略变得至关重要。
为了了解女性生殖衰老背后的机制,由李蓉教授和王海阳博士领导的NUS研究人员构建并使用了从临床前模型中提取的混合卵巢卵泡,提供了直接证据,表明老化的卵泡环境可能会损害年轻卵母细胞的质量和发育潜力。更重要的是,该团队证明了来自老化卵泡环境的卵母细胞可以通过移植到年轻的卵泡环境中而复壮。
李教授说:“这项研究的灵感来自于解决与年龄相关的生育问题的日益增长的需求。女性生殖系统,特别是包含卵母细胞的卵巢卵泡,似乎是人体中衰老最快的系统,这一事实促使我们更深入地研究,以更好地理解这一衰老过程,并寻找减轻它的方法。”
复壮老化的卵子细胞
卵巢卵泡是哺乳动物卵巢中的基本功能单位,由体细胞(颗粒细胞)组成,在卵子排卵前生长和成熟的过程中围绕并支持卵子。颗粒细胞通过称为跨区投射的通道与卵子交流,提供必要的营养物质和成分。反过来,卵子提供关键成分,标志着颗粒细胞的生长和发育。
研究人员利用对卵巢卵泡的体细胞与卵子之间关系的这种理解,通过一个体外3D培养平台创建了混合卵巢卵泡,在以前的方法基础上进行了改进。然后,团队将卵子从其原始的卵泡环境中提取出来,并将其移植到一个新的卵泡环境中,该环境中原有的卵子已被移除,以构建混合卵巢卵泡。
首先,研究人员证实,与年轻的颗粒细胞相比,老化的颗粒细胞表现出衰老特征的增加,例如DNA损伤指标的增加以及与程序性细胞死亡相关的其他因素的增加。他们表明,这种老化的卵泡环境会降低年轻卵子的质量和发育潜力。
然后,研究团队在年轻的卵泡环境中创建了包含老化卵母细胞(即来自老化卵泡环境的未成熟卵子细胞)的混合卵巢卵泡。研究人员证明,通过在年轻的卵泡环境中“培育”,老化卵母细胞的质量和发育能力可以得到显著的恢复,尽管不是完全恢复。该团队发现,老化卵母细胞质量的恢复归因于其代谢和基因表达的重塑。
研究人员发现,年轻的颗粒细胞更善于向老化的卵子建立跨区投射,有助于促进这种恢复。此外,卵子线粒体(能量产生和细胞代谢的关键细胞器)的功能和健康状况也有所改善。
该团队进一步提供了证据,表明年轻的卵泡环境可以支持卵子基因组更准确的分区,这在卵子成熟过程中必须正确发生,以防止非整倍性(细胞或生物体中染色体数量异常)。所有这些改进都提高了体外受精后胚胎发育的成功率,导致活产率比未暴露于年轻卵泡环境的老化卵子高出约三倍。
研究人员希望通过进行更深入的研究,了解年轻的卵泡环境如何提高老化卵子的质量,用人类细胞和卵子验证本研究的关键发现,并开发一种优化的卵泡细胞系,用于提高卵子质量以获得更好的体外受精结果,从而实现他们前沿发现的潜在应用。
王博士说:“这项研究的结果为开发非侵入性的基于细胞的策略提供了概念证明和基础,以提高老年女性或生殖能力受到其他健康状况影响的女性的卵子质量,这可能会导致辅助生殖技术(如体外受精)的结果得到改善。”

