中心体在人类植入前胚胎染色体异常形成中的作用

It is proven that chromosome abnormalities exist in 80% human embryos and lead to their developmental arrest. Two theories were supposed to explain the mechnism of chromosome abnormalities in human embryos: chromosome non-disjunction or anaphase lag，but they can not explaind all types of chromosome abnormalities, expecially complex karyotypes. It has been proven that centrosome defects is closely related to chromosome abnormalities in human embryos, especially to complex karyotypes . Till now, There is little knowledge about the details in mechnism of chromosome abnormalities in human embryos. According to the observation of centrosom number and chromosome abnormalites in human embryo in our early studies, we try to analyze the developmental patterns, karyotypes, centrosome structure/number, and expression levels of centrosome regulation proteins in human preimplatation embryos (including normally developing and arrested embryos), and elucidate the exact role of centrosome regulation protein-centrosome-spindle-chromosome celluar regulation system in chromosome abnormalities of these embryos. It will help to better understand the mechnism of human embryo development arrest, and may improve the treatment of infertiliy.

研究表明，染色体异常存在于80%的人类植入前胚胎中，并且是导致其发育停滞的主要原因。目前对于人类胚胎染色体异常形成的机制主要包括：染色体不分离及后期染色体迟留。但是，这两种理论并不能解释人类植入前胚胎中所有类型的染色体异常，尤其是复杂核型的形成。最新的研究表明，中心体缺陷与人类胚胎染色体异常的发生的关系密切,尤其是复杂核型，但对于其精确机制仍然知之甚少。本项目在前期工作观察到人类植入前胚胎存在中心体及染色体数量异常的基础上，拟将人类植入前胚胎（包括正常发育及发育停滞胚胎）作为研究材料，通过分析各组间胚胎发育模式，染色体核型，中心体结构/数量，中心体调控蛋白的表达水平，并通过动物模型的研究，试图阐明在中心体调控蛋白-中心体-纺锤体-染色体这个细胞调控体系中，人类植入前胚胎染色染异常发生的精确机制。这不仅有助于从更深的层次理解人类早期胚胎发育停滞的机理，而且将可能帮助改善不孕症患者的治疗结局。

研究表明，染色体异常存在于80%的人类植入前胚胎中，并且是导致其发育停滞的主要原因。目前对于人类胚胎染色体异常形成的机制主要包括：染色体不分离及后期染色体迟留。但是，这两种理论并不能解释人类植入前胚胎中所有类型的染色体异常，尤其是复杂核型的形成。最新的研究表明，中心体缺陷与人类胚胎染色体异常的发生的关系密切,尤其是复杂核型，但对于其精确机制仍然知之甚少。本研究中，我们通过延时成像（time-lapse）技术发现在人类植入前胚胎中存在一种特殊的异常卵裂模式——多极卵裂。通过免疫荧光检测发现，多极卵裂的受精卵中存在多余的中心体及多极纺锤体，并将导致子代卵裂球产生严重的染色体异常。在植入前发育过程中，多极卵裂发生越早，胚胎发育潜能越差。另外，在发育停滞的胚胎中，中心体以及染色体数量异常的比例也显著高于正常发育胚胎。因此，我们认为多余的中心体是导致人类胚胎多极卵裂，染色体异常及发育停滞的重要原因。随后，我们通过定量逆转录定量PCR（RT-qPCR）以及RNA测序技术对正常卵裂及多极卵裂胚胎内有丝分裂及中心体调控基因的表达情况进行了分析，寻找到了一些重要的候选基因。在未来，我们将进一步在小鼠模型中验证这些候选基因对于形成多余中心体的作用，并试图阐明在人类胚胎内多余中心体产生的精确机制。这不仅有助于从更深的层次理解人类早期胚胎发育停滞的机理，而且将可能帮助改善不孕症患者的治疗结局。