圆形精子显微受精后代印记基因DNA甲基化异常的风险及机制研究

Injecting haploid round spermatid into an oocyte(ROSI) has been used as a new treatment for male infertility, making those patients with severe non-obstructive azoospermia patients giving birth to their own children. In our previous study, we found that ROSI blastocyst imprinted gene imprinted control region DNA methylation abnormalities, ROSI technology may affect the establish of their offspring normal gene imprinting. In this study, we first construct mouse model of ROSI, then detected the DNA methylation status of imprinted genes in the sperm of ROSI offspring and further examined its effect on the imprinting gene expression. So we identify the risk of abnormal gene imprinting in ROSI technology. Furthermore, we will investigate the gene expression characteristics of DNA methylation-related enzymes to uncover the molecular mechanism. Finally, we will inject inhibitors of DNA methylation-related enzymes identified above into oocytes to validate the effects on gene imprinting and gene expression patterns. Overall, we anticipate that our study can provide some novel clues to understand the risk of ROSI and ultimately improve clinical application of ROSI.

单倍体圆形精子细胞显微注射技术（round spermatid microinjection，ROSI）作为治疗男性不育的一种新手段，为那些严重的非梗阻性无精子症患者提供了生育自己遗传学子女的机会。我们前期研究发现，ROSI囊胚中的印记基因印记控制区DNA甲基化修饰异常，表明ROSI技术可能影响其后代正常基因印记的建立。本研究中我们首先构建ROSI小鼠模型，检测其子代小鼠精子细胞中印记基因DNA甲基化状态，并进一步检测其对印记基因表达的影响，明确ROSI技术存在的基因印记异常风险。通过与DNA甲基化相关酶类的表达进行相关性分析，揭示其作用机制。通过向卵母细胞中注射DNA甲基化相关酶的抑制因子，在DNA甲基化、基因组表达模式方面验证基因印记的调控机制，为ROSI技术临床应用的安全性提供一定的理论依据。

单倍体圆形精子细胞显微注射技术（round spermatid microinjection，ROSI）作为治疗男性不育的一种新手段，为那些严重的非梗阻性无精子症患者提供了生育自己遗传学子女的机会，但是ROSI技术子代的长期健康风险目前并不清楚。本研究中我们利用ROSI小鼠模型，分析比较了ROSI组和ICSI组来源的小鼠囊胚期胚胎的全基因组表达模式的变化，及其后代的生长发育、糖代谢和心血管疾病的风险。结果表明，ROSI组和ICSI组之间有 222个差异表达基因，同时明确了上调和下调转录本的前10个Gene Ontology（GO）和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)通路。此外，ROSI组和ICSI组子代小鼠的平均出生体重无显著差异，后期每周龄平均体重也无显著性差异；与ICSI组相比，ROSI技术对其子代小鼠的血糖代谢也无显著影响；ROSI技术对子代小鼠血清中的内皮型一氧化氮合酶（eNOS）、内皮素-1（ET-1）及一氧化氮（NO）含量也无明显影响。但是ROSI子代小鼠的动脉血压要显著高于ICSI小鼠，这可能和谷氨酸能突触信号通路的表达上调有关，其作用机制还有待进一步的研究。综上所述，我们的研究表明ROSI子代小鼠的长期健康还存在一定的风险，因此这项技术在临床上还需谨慎使用。