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研究背景
IVM涉及在设定的实验室条件下培养未成熟的生发囊泡(GV)卵母细胞,使其过渡到成熟中期II (MII)阶段,这通过第一极体的挤压得到证实。有效的体外受精可以避免侵略性的控制性卵巢刺激(COS),从而降低费用、扩大不育治疗的范围。动物研究表明,对于细胞外囊泡(EVs),膜状纳米囊泡含有不同的分子含量的核酸和蛋白质等,其存在于卵巢卵泡液中可以促进卵母细胞成熟。已证实牛、马和猫的卵母细胞可摄取细胞外囊泡(ffEVs),但人类不能。
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研究目的
卵泡液衍生的细胞外囊泡(ffEVs)是否会影响人类卵母细胞体外成熟(IVM)?
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研究方法
(一)研究设计、规模、持续时间
在苏黎世大学医院接受COS后经阴道取卵的妇女(n=83)捐献卵泡液(n=54单个卵泡)和/或未成熟的GV卵母细胞(n=95)。我们的目的是:(a)确定含有成熟卵母细胞的卵泡(MII-ffEVs, n=10)与未成熟卵母细胞(GV-ffEVs, n=5;中期I MI-ffEVs,n=5)的ffEVs蛋白质含量的差异;(b)证明GV卵母细胞摄取成熟MI-ffEVs的能力;(c)确定补充MI-ffEVs对卵母细胞成熟的影响。
(二)参与者/材料、环境、方法
ffEVs采用超离心法分离。用质谱法分析其蛋白质含量。通过共聚焦显微镜评估GV卵母细胞(n=15)对荧光标记的MI-ffEVs的摄取情况。在有MI-ffEVs(n=45 GVs)或没有(n=40 GVs)的延时培养箱中培养GVs以挽救IVM,极体挤压为成熟。通过单细胞蛋白质组学和透射电子显微镜(TEM)观察细胞内细胞器外观,评估补充MII-ffEVs对体外受精成熟卵母细胞的影响。
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研究结果
通过透射电子显微镜(TEM)和免疫印迹法(Western blotting)对EVs的特征蛋白标志物TSG101和CD63进行分析,证实成功分离出ffEVs。质谱分析共鉴定出1340种蛋白质。统计分析显示,ffEVs中存在差异丰富的蛋白(DAPs): MII-ffEVs与GV-ffEVs比较有61个DAPs, MII-ffEVs与MI-ffEVs比较有15个DAPs, MI-ffEVs与GV-ffEVs比较有14个DAPs (FDR<0.2)。在61个DAPs中,7个在MII-ffEVs中丰度较高的蛋白(>log2倍变化)与卵母细胞成熟、脂质积累、钙结合和凝血级联有关(如FABP5、S100A9、F12、SERPINA10)。共聚焦显微镜证实,共孵育24小时后,GV卵母细胞摄取了MII-ffEVs。与对照组相比,IVM培养中添加MII-ffEVs后48小时显著提高了卵母细胞成熟率22.8±9.4%(成熟卵母细胞分别为77.8%和55%);假定值=0.0372)。体外受精成熟卵母细胞的单细胞蛋白质组学显示,添加ffEVs和对照组之间存在59个DAPs (FDR为0.1)。其中,37种DAPs在补充ffEVs的成熟卵母细胞(>log2 FC)中丰度更高,包括与卵母细胞成熟相关的透明质酸合成酶1 (HAS1)(增加6.55倍)。透射电子显微镜显示了卵母细胞细胞器分布和外观的差异,特别是内质网(RE)和RE-线粒体复合物。
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研究结论
在IVM培养基中添加成熟卵泡中分离的ffEVs可使卵母细胞成熟率提高20%以上,并引起卵母细胞蛋白谱和细胞器分布的变化。我们的发现为进一步研究ffEVs在支持卵母细胞成熟中的作用铺平了道路,并启发了临床IVM补充剂的开发,以及基于ffEVs或其相关特定货物的COS的新补充方案。
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研究结果
本研究使用了来自刺激周期的未成熟卵母细胞,因此这些结果应该在拯救-IVM潜力的背景下进行解释。
参考文献:
S. Makieva, M. D. Saenz-de-Juano, C. Alminana , The in vitro maturation rate of human oocytes is enhanced following uptake of extracellular vesicles derived from mature follicles, (2024), 40th Hybrid Annual Meeting of the ESHRE, Amsterdam, deae108.005
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