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科技成果

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精子小RNAs可作为IVF中精子质量的有效生物标志物
发布时间:2020-05-18

 

       4月9日,国际学术期刊《Cell Discovery》(《细胞探索》杂志)在线发表了我所与中国科学院生物化学与细胞生物学研究所吴立刚研究组以及复旦大学附属妇产科医院上海集爱遗传与不育诊疗中心陈国武实验室的合作研究成果“Identification of small noncoding RNAs as sperm quality biomarkers for in vitro fertilization”(精子小分子非编码核糖核酸可作为体外受精过程中精子质量的有效生物标志物)。该研究发现精子中小RNAs(小分子非编码核糖核酸)的表达与精子质量高度相关,可为IVF(in vitro fertilization, 体外受精)提供有效的生物标记物,提高临床辅助生殖的成功率。
       近几十年来,辅助生殖技术已广泛应用于人类不孕症的治疗,然而,借助IVF和ICSI技术(卵胞浆内单精子注射技术,借助显微操作系统将单一精子注射入卵子内使其受精),仅约30%的女性可成功受孕。传统的精液参数,如精子密度、精子形态和精子运动能力等并不能有效地评价精子生育能力。因此,目前临床上迫切需要一种更为准确的、可以更好预测生育能力的精子质量评价手段和方法。
      已有研究表明哺乳动物精子细胞中表达多种小分子非编码RNAs,包括microRNAs(miRNAs,微小RNAs),PIWI-interacting RNAs(piRNAs,PIWI蛋白相互作用RNAs),tRNA-derived small RNAs(tsRNAs,转运RNA来源的小RNAs)和rRNA-derived small RNAs (rsRNAs,核糖体RNA来源的小RNAs)等,在精子的发生及成熟过程中发挥了重要的调节作用,因此,研究人员考虑利用小RNAs作为生物标志物来评价精子生育能力。在研究过程中,研究人员从接受IVF的夫妇中的男方体中收集了87例精液参数正常的精子样本,同时尽可能地排除女方因素影响,并通过IVF后的优质胚胎率来判断精子的质量。通过对精子中的小RNAs进行深度测序和分析,发现人类精子中差异表达的10个tsRNAs、7个rsRNAs和5个miRNAs与IVF后的胚胎发育质量有显著的相关性。与对照组(高优质胚胎率组)相比,在实验组(低优质胚胎率组)中,共有5个tsRNAs、6个rsRNAs与3个miRNAs表达水平明显下调,另有5个tsRNAs、1个rsRNA以及2个miRNAs表达水平显著升高,表明这22个小RNAs的表达变化可能与胚胎质量相关,从而在一定程度上可以反映精子质量。通过进一步的生物信息学预测模型发现,其中10个表达变化的tsRNAs用于评估效果最好,可以较好地预测精子质量。
       该发现与之前由中科院动物所段恩奎研究员、周琪研究员,中科院营养所翟琦巍研究员,美国内华达大学陈琦研究员共同合作和美国马赛诸塞大学医学院的研究人员Oliver Rando分别发表在《Science》(《科学》杂志)上发表的关于精子中特异性表达的tsRNAs可影响小鼠胚胎发育与子代表型的研究报道相一致。因此,人类精子中的tsRNAs有望在临床上作为评估精子质量的潜在分子标志物。
       本研究得到了来自国家自然科学基金委员会、国家科技部、中科院和上海市科委的经费支持。

 

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