體外生殖的研究新進(jìn)展
生物谷報(bào)道：研究人員在6月30日的歐洲人類繁殖和胚胎學(xué)學(xué)會(huì)(European Society of Human Reproduction and Embryology)第20屆年會(huì)上說，植入母體前胚胎的紡錘體異�？赡苁窃S多人類胚胎發(fā)育早期出現(xiàn)染色體缺陷的主要原因。紡錘體是由細(xì)胞有絲分裂期間形成的幫助復(fù)制姐妹染色體均勻分布到兩個(gè)子細(xì)胞中的紡錘絲組成的、具有兩級(jí)( bi-polar)的結(jié)構(gòu)。倫敦Bridge生殖中心的Katerina Chatzimeletiou博士報(bào)告說，她的研究首次表明這種異常一直貫穿胚胎植前(pre-implantation)的發(fā)育過程中。
有絲分裂紡錘體相結(jié)合，讓姐妹染色單體正確的移向細(xì)胞兩極。這個(gè)過程的完整性被紡錘體組裝檢查點(diǎn)嚴(yán)密的監(jiān)控，如果檢查點(diǎn)機(jī)制發(fā)生缺陷，就可能導(dǎo)致異常的多倍體，這在許多人類腫瘤中都是常見的。
“熒光原位雜交(FISH)診斷技術(shù)利用熒光探針鑒定特定的染色體，運(yùn)用這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的染色體異常，其中包括植前胚胎染色體紊亂，”她說。“此前，研究人員相信這些問題的出現(xiàn)可能是由于操作技術(shù)上的問題，操作環(huán)境不能代表胚胎的真正狀態(tài)。我們的工作已經(jīng)表明事情并不是之前認(rèn)為的那樣。事實(shí)上，我們已經(jīng)確定了導(dǎo)致體外受精的胚胎在植入母體前的染色體和細(xì)胞核異常的主要原因。”
細(xì)胞分裂是一個(gè)非常危險(xiǎn)的事件，細(xì)胞分裂過程中，每一個(gè)染色體端粒必須與紡錘絲結(jié)合，由紡錘絲將46個(gè)染色體拉向細(xì)胞的中間排列在一條線上，然后將染色體拉向相對(duì)的兩極。兩極的紡錘體確保每個(gè)子代細(xì)胞都能有46條染色體的單個(gè)拷貝。Chatzimeletiou博士的研究組發(fā)現(xiàn)分裂中的胚囊期胚胎細(xì)胞的紡錘體含有兩個(gè)以上的細(xì)胞極(三極或四極)。由于它們會(huì)將染色體拉向三個(gè)或更多的方向，因此在這些細(xì)胞中不可能平均地將46個(gè)染色體分隔給兩個(gè)子代細(xì)胞�！斑@不可避免地導(dǎo)致了染色體紊亂，”她說。
Chatzimeletiou博士及其在希臘和英國的同事挑選了185個(gè)分裂至囊胚期的人類胚胎并用標(biāo)記物進(jìn)行處理使研究人員能觀察到微管，這種微管與細(xì)胞內(nèi)的遷移運(yùn)動(dòng)和紡錘體有關(guān)。所有囊胚期胚胎至少有一個(gè)正常的紡錘體，但是23%的胚囊除了正常的紡錘體外還有一個(gè)異常的紡錘體。在胚胎更早的桑葚胚期觀察到的異常比率更高(29%的紡錘體異常，而胚囊階段為9%)，還觀察到有16%的胚胎出現(xiàn)染色體丟失，盡管這種狀況通常與異常的紡錘體的形態(tài)有關(guān)，但一些正常的紡錘體也有染色體丟失。
“我們認(rèn)為多極的紡錘體歸咎于中心粒的不正常復(fù)制，”Chatzimeletiou博士說。每個(gè)細(xì)胞含有一個(gè)中心粒，它能進(jìn)行復(fù)制并移向兩端細(xì)胞極，形成紡錘絲，從而形成一個(gè)兩極的紡錘體。多極紡錘體最可能出現(xiàn)在那些細(xì)胞質(zhì)分裂失敗的細(xì)胞中，這些細(xì)胞會(huì)變成雙核細(xì)胞或四倍體。這種異常細(xì)胞含有兩個(gè)中心體并且如果它們進(jìn)行同步或異步的復(fù)制就會(huì)形成三極或四極紡錘體。
“由于異常的多極紡錘體而導(dǎo)致染色體異常細(xì)胞的積累，這是否會(huì)導(dǎo)致胚胎發(fā)育停滯(embryonic arrest )，或者胚胎停滯是否細(xì)胞動(dòng)力學(xué)故障和多極紡錘體背后的原因還需要進(jìn)一步的調(diào)查，”Chatzemeteliou博士說。
“中心粒由精子遺傳，因此我們希望以后能對(duì)來自男方不育患者的胚胎與來自患其它生育疾病的病人得到的胚胎進(jìn)行紡錘體異常的比較。我們也希望能對(duì)在大量不同介質(zhì)中培養(yǎng)的胚胎的細(xì)胞骨架進(jìn)行研究，從而調(diào)查不同的培養(yǎng)條件是否會(huì)對(duì)紡錘體的形成產(chǎn)生影響�！贝送猓芯柯涯讣�(xì)胞中的因子是否與紡錘體異常有關(guān)、以及能提高胚胎質(zhì)量的高質(zhì)量卵子所提供細(xì)胞質(zhì)是否能夠解決這種異常等問題也將非常有趣。
這項(xiàng)研究對(duì)病人的意義重大�！拔覀兊墓ぷ鲗�(duì)接受胚胎植前遺傳篩查非整倍性(aneuploidy，就是染色體數(shù)目錯(cuò)誤)的病人非常重要，”Chatzimeletiou博士說。體外受精的胚胎在分裂到8細(xì)胞或者桑椹期，往往需要取出一個(gè)細(xì)胞進(jìn)行這種遺傳篩查，如果這個(gè)細(xì)胞沒有出現(xiàn)染色體異常，那么這個(gè)胚胎就被認(rèn)為是正常的胚胎，可以植入母體�！拔覀冏C明單個(gè)細(xì)胞活檢的結(jié)果對(duì)整個(gè)胚胎來說并不一定正確，因?yàn)橛星逗象w現(xiàn)象的存在。”嵌合體現(xiàn)象是指由單個(gè)受精卵發(fā)育而來的個(gè)體中存在兩種或更多的細(xì)胞系，它們彼此間存在染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)上的差異。
對(duì)于接受胚胎植前遺傳診斷(preimplantation genetic diagnosis，PGD)檢查純合隱性基因失調(diào)(homozygous recessive gene disorder )的病人來說，如果在活檢細(xì)胞中正好由于染色體裝配失誤丟失攜帶正�；虻娜旧w，那就可能被錯(cuò)誤地診斷為攜帶者。另一方面，如果是一種顯性失調(diào)癥，父母其中一方攜帶顯性疾病基因，活檢細(xì)胞的染色體丟失就可能導(dǎo)致將有問題的胚胎錯(cuò)誤地診斷為正常。
運(yùn)用極化顯微鏡(polarising microscopy)確定胚胎的紡錘體是否異常將為更好地篩選胚胎提供一種強(qiáng)有力的、非破壞性的方法，從而提高植入的成功率�！安粌H僅是防止紡錘體異常的胚胎植入，我們還希望以后有可能通過鑒定那些含有異常紡錘體并將他們從胚胎中移除的方法來挽救胚胎。這將確保有一個(gè)更大的胚胎存儲(chǔ)空間和更高的移植成功率，”Chatzimeletiou博士說。
相關(guān)內(nèi)容：
歐洲人類繁殖和胚胎學(xué)學(xué)會(huì)(European Society of Human Reproduction and Embryology)主頁：
http://www.eshre.com/ecm/mainM.asp?NS=1, http://www.www.srpcoatings.com
有絲分裂紡錘體相結(jié)合，讓姐妹染色單體正確的移向細(xì)胞兩極。這個(gè)過程的完整性被紡錘體組裝檢查點(diǎn)嚴(yán)密的監(jiān)控，如果檢查點(diǎn)機(jī)制發(fā)生缺陷，就可能導(dǎo)致異常的多倍體，這在許多人類腫瘤中都是常見的。
“熒光原位雜交(FISH)診斷技術(shù)利用熒光探針鑒定特定的染色體，運(yùn)用這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的染色體異常，其中包括植前胚胎染色體紊亂，”她說。“此前，研究人員相信這些問題的出現(xiàn)可能是由于操作技術(shù)上的問題，操作環(huán)境不能代表胚胎的真正狀態(tài)。我們的工作已經(jīng)表明事情并不是之前認(rèn)為的那樣。事實(shí)上，我們已經(jīng)確定了導(dǎo)致體外受精的胚胎在植入母體前的染色體和細(xì)胞核異常的主要原因。”
細(xì)胞分裂是一個(gè)非常危險(xiǎn)的事件，細(xì)胞分裂過程中，每一個(gè)染色體端粒必須與紡錘絲結(jié)合，由紡錘絲將46個(gè)染色體拉向細(xì)胞的中間排列在一條線上，然后將染色體拉向相對(duì)的兩極。兩極的紡錘體確保每個(gè)子代細(xì)胞都能有46條染色體的單個(gè)拷貝。Chatzimeletiou博士的研究組發(fā)現(xiàn)分裂中的胚囊期胚胎細(xì)胞的紡錘體含有兩個(gè)以上的細(xì)胞極(三極或四極)。由于它們會(huì)將染色體拉向三個(gè)或更多的方向，因此在這些細(xì)胞中不可能平均地將46個(gè)染色體分隔給兩個(gè)子代細(xì)胞�！斑@不可避免地導(dǎo)致了染色體紊亂，”她說。
Chatzimeletiou博士及其在希臘和英國的同事挑選了185個(gè)分裂至囊胚期的人類胚胎并用標(biāo)記物進(jìn)行處理使研究人員能觀察到微管，這種微管與細(xì)胞內(nèi)的遷移運(yùn)動(dòng)和紡錘體有關(guān)。所有囊胚期胚胎至少有一個(gè)正常的紡錘體，但是23%的胚囊除了正常的紡錘體外還有一個(gè)異常的紡錘體。在胚胎更早的桑葚胚期觀察到的異常比率更高(29%的紡錘體異常，而胚囊階段為9%)，還觀察到有16%的胚胎出現(xiàn)染色體丟失，盡管這種狀況通常與異常的紡錘體的形態(tài)有關(guān)，但一些正常的紡錘體也有染色體丟失。
“我們認(rèn)為多極的紡錘體歸咎于中心粒的不正常復(fù)制，”Chatzimeletiou博士說。每個(gè)細(xì)胞含有一個(gè)中心粒，它能進(jìn)行復(fù)制并移向兩端細(xì)胞極，形成紡錘絲，從而形成一個(gè)兩極的紡錘體。多極紡錘體最可能出現(xiàn)在那些細(xì)胞質(zhì)分裂失敗的細(xì)胞中，這些細(xì)胞會(huì)變成雙核細(xì)胞或四倍體。這種異常細(xì)胞含有兩個(gè)中心體并且如果它們進(jìn)行同步或異步的復(fù)制就會(huì)形成三極或四極紡錘體。
“由于異常的多極紡錘體而導(dǎo)致染色體異常細(xì)胞的積累，這是否會(huì)導(dǎo)致胚胎發(fā)育停滯(embryonic arrest )，或者胚胎停滯是否細(xì)胞動(dòng)力學(xué)故障和多極紡錘體背后的原因還需要進(jìn)一步的調(diào)查，”Chatzemeteliou博士說。
“中心粒由精子遺傳，因此我們希望以后能對(duì)來自男方不育患者的胚胎與來自患其它生育疾病的病人得到的胚胎進(jìn)行紡錘體異常的比較。我們也希望能對(duì)在大量不同介質(zhì)中培養(yǎng)的胚胎的細(xì)胞骨架進(jìn)行研究，從而調(diào)查不同的培養(yǎng)條件是否會(huì)對(duì)紡錘體的形成產(chǎn)生影響�！贝送猓芯柯涯讣�(xì)胞中的因子是否與紡錘體異常有關(guān)、以及能提高胚胎質(zhì)量的高質(zhì)量卵子所提供細(xì)胞質(zhì)是否能夠解決這種異常等問題也將非常有趣。
這項(xiàng)研究對(duì)病人的意義重大�！拔覀兊墓ぷ鲗�(duì)接受胚胎植前遺傳篩查非整倍性(aneuploidy，就是染色體數(shù)目錯(cuò)誤)的病人非常重要，”Chatzimeletiou博士說。體外受精的胚胎在分裂到8細(xì)胞或者桑椹期，往往需要取出一個(gè)細(xì)胞進(jìn)行這種遺傳篩查，如果這個(gè)細(xì)胞沒有出現(xiàn)染色體異常，那么這個(gè)胚胎就被認(rèn)為是正常的胚胎，可以植入母體�！拔覀冏C明單個(gè)細(xì)胞活檢的結(jié)果對(duì)整個(gè)胚胎來說并不一定正確，因?yàn)橛星逗象w現(xiàn)象的存在。”嵌合體現(xiàn)象是指由單個(gè)受精卵發(fā)育而來的個(gè)體中存在兩種或更多的細(xì)胞系，它們彼此間存在染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)上的差異。
對(duì)于接受胚胎植前遺傳診斷(preimplantation genetic diagnosis，PGD)檢查純合隱性基因失調(diào)(homozygous recessive gene disorder )的病人來說，如果在活檢細(xì)胞中正好由于染色體裝配失誤丟失攜帶正�；虻娜旧w，那就可能被錯(cuò)誤地診斷為攜帶者。另一方面，如果是一種顯性失調(diào)癥，父母其中一方攜帶顯性疾病基因，活檢細(xì)胞的染色體丟失就可能導(dǎo)致將有問題的胚胎錯(cuò)誤地診斷為正常。
運(yùn)用極化顯微鏡(polarising microscopy)確定胚胎的紡錘體是否異常將為更好地篩選胚胎提供一種強(qiáng)有力的、非破壞性的方法，從而提高植入的成功率�！安粌H僅是防止紡錘體異常的胚胎植入，我們還希望以后有可能通過鑒定那些含有異常紡錘體并將他們從胚胎中移除的方法來挽救胚胎。這將確保有一個(gè)更大的胚胎存儲(chǔ)空間和更高的移植成功率，”Chatzimeletiou博士說。
相關(guān)內(nèi)容：
歐洲人類繁殖和胚胎學(xué)學(xué)會(huì)(European Society of Human Reproduction and Embryology)主頁：
http://www.eshre.com/ecm/mainM.asp?NS=1, http://www.www.srpcoatings.com