外泌体与试管婴儿

2018-11-30 绿谷生物 宜美试管
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外泌体是人体细胞分泌的一种直径在30-100nm之间的均一性膜性囊泡。目前的研究已经证实,外泌体也存在于卵泡液中,参与调控卵母细胞的发育,并影响胚胎质量。

什么是外泌体

外泌体首次被发现于1987年,是由Johnstone在研究网织红细胞向成熟红细胞转变过程中发现的。外泌体的体积很小,普通显微镜下是看不到的,必须借助电子显微镜才能一窥究竟。在电镜下,外泌体通常显示为扁平或者球形小体,具有特殊的杯状结构。由于观念及技术上的限制,在发现外泌体后的近20年时间里,外泌体的研究鲜有进展。

直到2007年,科学家首次发现外泌体可以作为基因载体,携带mRNA和miRNA等遗传信息,之后外泌体的研究逐渐受到重视。科学家们发现,不同类型的基因RNA可以借助外泌体在细胞间进行传递,并能够在新的环境中发挥作用,参与调控复杂的生理功能调控。

此外,外泌体表面表达粘附分子,可与特定的细胞外基质及细胞表面的配体相互连接,以提高局部区域的外泌体浓度。2013年,三位科学家因为发现细胞外外泌体囊泡运输的调节机制而获得了诺贝尔生理学或医学奖,掀起了新一阵外泌体研究的热潮。

外泌体与卵母细胞发育的关系

卵泡液中含有来源于卵母细胞、颗粒细胞以及膜细胞的核酸、蛋白质、代谢分泌物、生长因子,以及不同细胞来源的各种外泌体。卵泡液中的这些物质通过血-卵屏障,进入外周血循环。

卵泡液是卵母细胞发育的重要微环境,其生化成分反应了卵泡的生理状态。卵泡液中外泌体的研究有助于更好的理解卵母细胞与卵泡微环境之间的信号传导及相互作用机制。科学家们通过检测外泌体中RNA、蛋白质及细胞因子等成分,了解卵母细胞的生长发育及代谢过程。

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外泌体中携带不同的RNA

外泌体中的miRNA是一类内生的、长度约20-24个核苷酸的发夹结构小RNA,由单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成。miRNA具有调节身体基因表达的一个重要功能。最新研究分析比较了血清和卵泡液中外泌体携带的miRNAs。

证实:①通过携带miR-99a,miR-100,miR-132和miR-218这些可以调控基因表达的物质,卵泡外泌体参与了卵泡成熟;②而通过携带miRNA-132,miR-212和miR-214,卵泡外泌体可通过降低抑制基因,触发减数分裂的恢复;科学家还在动物模型中发现了来自马卵泡液的外泌体可能与卵母细胞质量相关。外泌体中的miR-181A、miR-375和miR-513a-3p被确定为与年龄相关的卵母细胞质量下降的标志。其他研究则发现来外泌体能够支持卵丘细胞的扩张,对卵泡的成熟有直接的促进作用。

02外泌体中含有不同的蛋白质/细胞因子

长期以来的研究已经证实:多种细胞因子参与调节卵细胞的增殖和分化、卵泡的闭锁与存活、卵母细胞成熟等卵巢生理的调节。卵泡微环境内的一些细胞因子可以作为卵母细胞成熟的标志物,用以预测试管婴儿的妊娠结局。而这些细胞因子,很多来源于外泌体。

外泌体与胚胎质量联系

科学家们收集了接受体外受精(IVF)治疗的40位女性的单个成熟卵泡的卵泡液,并对其中的754个miRNAs进行了研究,以分析卵泡液外泌体中的miRNAs与受精潜能及胚胎质量的联系。该团队依据受精状态(正常受精,异常受精,受精失败)和胚胎质量将卵泡液进行分组,后对分组后卵泡液外泌体的miRNA表达水平进行了比价。

结果发现外泌体中miR-202-5p,miR-206和miR-1244在正常受精组中高表达,miR-766-3P,miR-664b则在优质胚胎和非优质胚胎中存在统计学差异,可能具有预示胚胎发育潜能的作用。

目前,我们对外泌体介导细胞间信号传导的作用方式知道的的还十分有限,许多问题还需要进一步的研究。比如,除了miRNAs和lncRNAs,外泌体还能携带线粒体DNA及蛋白质,这些线粒体DNA及蛋白质又是以何种方式,发挥哪些作用呢?

相信,随着科学技术的发展,总有一天我们能够获取所有外泌体的携带物信息,筛选出预测卵母细胞质量的生物标志物,并为生殖疾病的准确诊断提供帮助。