基于RNA-Seq对猪胚胎着床过程中子宫内膜基因表达调控网络的研究

Successful implantation depends on the complex and fine synchronization between the implantation-competent blastocyst and receptive uterus. The molecular mechanism of embryo implantation has always been hot and difficult points in the reproductive biology. In view of pig non-decidual placenta physiological characteristics, and based on the theory of the human, mouse and other mammalian embryo implantation, combined with the applicant preliminary findings. This project will make use of digital expression profiling sequencing (RNA-Seq) to detect the gene expression system at transcriptome level during the porcine embryonic implantation process. A complete molecule expression and regulation of the pig embryo implantation process network will be drawn by synthetically bioinformatics analysis of the expression database, the database of the transcriptome and genome database. The key genes of the regulation of embryo implantation will be filtered and authenticated gene function. The overall level of implantation-related gene expression and the relationship of its interaction will be obtained from this study. It is not only helps us to better understand development of the early embryo and the molecular mechanism of implantation, and it will be a new theoretical basis and reference to improve sow reproductive rate, reducing embryo mortality in early pregnancy.

成功的着床依赖于胚胎与子宫间复杂而精细的协同作用，对胚胎着床分子机制的研究一直都是生殖生物学领域的热点和难点。本项目是基于目前关于人、小鼠等哺乳动物胚胎植入方面的理论研究基础，针对猪的上皮绒毛膜、非蜕膜胎盘生理特点，同时结合申请人前期的研究结果，采用数字表达谱测序升级版（RNA-Seq）技术，从转录组水平上完整、系统的检测猪胚胎着床过程中基因的表达情况，通过对表达数据库、转录组数据库、基因组数据库的生物信息学分析，绘制完整的猪胚胎着床过程的分子表达调控网络，筛选调控胚胎着床的关键基因。本研究可从整体水平上获得着床相关基因的表达和调控关系，不仅有助于进一步认识母猪的胚胎早期发育及着床分子机理，并且为提高母猪繁殖率、降低妊娠早期胚胎死亡率提供新的理论依据和参考。

在养猪生产中，母猪妊娠后并不是所有的卵子都能形成胚胎或者胎儿而最终出生，即存在胚胎或胎儿损失，这种损失主要发生在胚胎着床阶段（妊娠第12-30天），因此，胚胎成功着床是获得更多产仔数的重要保障。而胚胎着床进程受许多基因表达调控，非常有必要采用高通量测序技术对子宫内膜基因表达情况进行全面分析。本项目主要采用转录组测序（RNA-Seq）技术研究了母猪妊娠早期子宫内膜组织中基因表达调控情况。通过比较母猪妊娠第12、18和25天子宫内膜中的基因表达变化，分别筛选出1557、8951和2345个不同胚胎植入时期的差异表达基因，并采用实时定量PCR方法对这一结果进行了验证。生物信息学分析发现，这些差异表达基因主要通过细胞增殖、免疫反应调节、细胞因子及其受体间的互作以及细胞粘附的生物学过程和途径来调控猪胚胎着床过程。这些结果表明，特定的基因表达模式印证了母猪子宫内膜在三个不同胚胎着床时期（母体识别，胚胎附植和胚胎植入）的不同功能。本研究从整体水平上获得了猪胚胎着床相关基因的表达和调控关系，有助于进一步认识母猪胚胎着床分子调控机理，并为今后研究猪子宫内膜容受性异常和妊娠早期胚胎丢失奠定基础。