早期自然流产患者卵子发育过程STAG3的表达变化及其表观遗传调控机制

Embryonic aneuploidy is a primary reason for first trimester miscarriage (FTM), and the most embryonic aneuploidy comes from oocyte aneuploidy. Our previous studies have shown that women with history of FTM have an inferior ovarian reserve and a lower mRNA level of STAG3 in GV-stage oocyte compared with normal women. As STAG3 is closely related to Cohesion loading, chromosome synaptonemal complex formation and microtubule stability. We hypothesize that the lower level of STAG3 might be the key factor for aneuploidy oocyte of women with history of FTM. In this project, we will verify our hypothesize by observing the STAG3 expression in MI and GV stage oocyte from FTM women and by establishing the mice miscarriage model by siRNA interference. Furthermore, we will endeavor to explore the epigenetically regulatory mechanism of STAG3 by knocking down STAG3 inhibitor E2F6 and adding the inhibitor of Ezh2. The accomplishment of this project will shed light on the mechanism of oocyte development and help us find new ways to treat patients with first trimester miscarriage by the new knowledge on STAG3 epigenetic mechanism.

胚胎染色体非整倍体是早期自然流产(First trimester miscarriage, FTM)发生的最主要病因，而卵子非整倍体异常是胚胎非整倍体发生的主要原因。申请人的前期研究发现，FTM患者的卵巢储备下降及生发泡期卵子STAG3基因表达下降，而STAG3与联会复合体形成，Cohesin以及纺锤体微管的稳定性相关。因此我们提出“低水平的STAG3是导致FTM患者卵子非整倍体升高的原因”的科学假说。本项目拟通过观察FTM患者不同发育阶段卵子的STAG3表达水平以及采用 siRNA干扰STAG3后观察小鼠卵子非整倍体和FTM发生，验证所提出的科学假说；该研究还将通过敲降STAG3的上游抑制基因E2F6和添加Ezh2抑制剂使STAG3出现过表达，探索STAG3下降的表观遗传调控机制。该项目的完成有望从STAG3表观遗传学调控方面找到治疗FTM的新靶点。

复发性流产（Recurrent Miscarriage，RM）是影响女性生殖健康的常见疾病，其病因复杂，其中胚胎染色体非整倍体异常导致了约60%的胚胎流产，而大部分胚胎非整倍体异常为女方卵子染色体非整倍体异常所致。该项目首先采用单细胞Qt-PCR技术分析130例RM患者及Non-RM患者的卵子Cohesin的组成及调节亚基mRNA的变化，并采用WB及IF方法证实RM患者卵子STAG3的蛋白表达量下降，说明低水平的STAG3是导致RM患者卵子非整倍体的可能原因。然后通过Morpholino干扰技术建立STAG3基因敲降的小鼠卵子，发现STAG3下降对卵子减数分裂过程的影响，包括卵子非整倍体率明显升高、极体排出率显著降低、染色体-纺锤体正确附着率显著降低等，即从小鼠卵子的STAG3-KO模型进一步证实STAG3低下将介导卵子的异常减数分裂过程中非整倍体的形成；最后采用Smart-seq2单细胞测序方式比较STAG3-KO组与对照组的转录组学变化，发现差异基因中包括参与STAG3调节的相关基因，如Ezh2, Waql和Hormad1。.该研究还通过小鼠KO模型探索了STAG3敲降对组成Cohesin的其他亚基（如REC8、SMC1β、SGO1）的影响，发现STAG3-REC8-Cohesin介导的染色体调控机制对染色体的正确分离至关重要；另外我们也证实了REC8在高龄患者的染色体分离中的重要作用。.总之，该项目从临床复发性流产患者STAG3的表达变化入手，通过小鼠STAG3表达低下模型的建立以及STAG3低下对卵子减数分裂的具体影响，结合单细胞测序技术比较STAG3-ko后转录组学的变化对期STAG3对复发性流产患者患者非整倍体发生和调控机制进行了研究，并获得了有一定意义的研究结果。