人卵母细胞体外成熟过程中纺锤体、染色体动态变化及纺锤体检验点蛋白功能研究

The establishment of in vitro maturation system of mammalian oocytes greatly promotes the studies on mechanisms of oocyte maturation, and vice versa. Human oocyte in vitro maturation has been successfully applied and widely accepted in clinical practice, while the efficiency is rather low and little is known about the mechanisms of human oocyte maturation. Here, we will obtain human immature GV oocytes from Center for Reproductive Medicine, the 3rd Hospital of Peking University and explore: 1) the dynamics of spindle, chromosomes and spindle assembly checkpoint (SAC) proteins in human oocyte during in vitro maturation; 2) the precise regulation of homologous chromosome segregation by SAC in human oocyte during the first meiosis. The employed methods includes: live oocyte imaging, microinjection, immunofluorescence, over-expression, dominant-negative mutant, chromosome spread and etc. The study will provide an overview of dynamic cellular and molecular changes of human oocyte maturation. More importantly, this study will for the first time to provide the evidence for the functions of SAC in human oocyte chromosome segregation，and the results will help to clarify the relationship between SAC and aneuploidy in oocytes.

哺乳动物卵母细胞体外成熟体系的建立及优化与卵母细胞成熟机理研究相辅相成、互相促进，极大推进了相关技术的应用。人卵母细胞体外成熟技术虽在临床实践中成功并日益广泛应用，但成功率低，其过程及机理也知之甚少。本项目中，申请者与北京大学第三医院生殖医学中心合作，稳定获得未成熟（GV期）卵母细胞，应用活细胞工作站结合显微注射、免疫荧光、蛋白过量表达、dominant negative突变体、染色体铺片等方法，研究人卵母细胞体外成熟过程中纺锤体、染色体及纺锤体检验点蛋白的动态变化，及纺锤体检验点蛋白对第一次减数分裂中染色体精确分离的调节作用。此项研究将有助于对人卵母细胞体外成熟的深刻认识；更为重要的是，研究将提供人卵母细胞纺锤体检验点蛋白功能的第一手研究资料，并为纺锤体检验点蛋白与卵母细胞非整倍性之间的关系提供新的科学依据。

卵母细胞作为雌性配子，对于物种繁衍意义重大。哺乳动物卵母细胞体外成熟体系的建立及优化与卵母细胞成熟机理研究相辅相成、互相促进，极大推进了相关技术的应用。人卵母细胞体外成熟技术虽在临床实践中成功并日益广泛应用，但成功率低，其过程及机理也知之甚少。研究人卵母细胞成熟机理，特别是染色体精确分离机制，对于临床实践中获得优质卵母细胞具有指导意义。本项目中，申请者与多家生殖医学中心合作，获得人卵母细胞，综合运用多种研究手段，研究人卵母细胞成熟机理，获得较好的研究结果。研究取得结果如下：1）建立人卵母细胞体外成熟体系，完成正常及多囊卵巢综合征病人体外成熟卵母细胞的纺锤体和染色体形态分析。2）通过对人卵母细胞第一极体、第二极体及雌原核进行基因组高通量测序，分析得出：在减数分裂过程中，人卵母细胞染色体存在非随机分离现象，而且这种非随机分离可能由特定的基因组序列驱动；研究还发现同源染色体的近着丝粒位置存在高频率的基因交换。3）纺锤体检验点蛋白存在于人卵母细胞染色体上，提示其对于染色体分离的潜在重要作用。此项研究将有助于对人卵母细胞成熟的深刻认识，对人卵母细胞染色体精确分离调节机制的揭示对于生殖医学临床实践具有重要指导意义。