近日，Biology of Reproduction在线发表了中国农业大学动物科学技术学院高帅教授课题组与石河子大学动物科技学院曾维斌教授课题组的题为Decoding molecular features of bovine oocyte fate during antral follicle growth via single-cell multi-omics analysis 的研究论文，该研究在单细胞水平揭示了在牛有腔卵泡增大生长过程中，卵母细胞发育潜能命运决定的多层级分子调控特征，为体外高质量牛卵母细胞的获得提供了重要参考。
卵母细胞的正常发育对下一代的遗传信息传递至关重要，而卵子发生通常与卵泡生长同时进行。研究发现，不同大小的卵泡中GV期卵母细胞成熟为最终的MII卵母细胞的发育潜能存在显著差异，大卵泡中的卵母细胞具有较高的发育潜能。在牛等经济价值较高的牲畜中，有腔卵泡的大小是评估其内卵母细胞发育潜力的重要标志。然而，目前对于卵母细胞在有腔卵泡生长过程中的分子调控特征仍不清楚。
该研究利用团队最新改进的单细胞多组学技术，分析了来自不同大小的牛有腔卵泡中的卵母细胞和卵丘细胞的转录组、DNA甲基化和染色质可及性。通过转录组分析，鉴定出三种类型的卵母细胞（来自小、中、大有腔卵泡），它们经历了不同的发育轨迹。其中，来自大卵泡的卵母细胞展示出了具有类似于MII期卵母细胞的特征，并且许多组蛋白合成基因在这些卵母细胞中高表达。而多组学数据的联合分析揭示，在来自大卵泡的卵母细胞中，有20个差异表达基因（DEG）的表达可能同时受DNA甲基化和染色质开放性调控，这也提示了这些基因在精准调控卵母细胞发育成熟过程中的重要作用。此外，卵母细胞与卵丘细胞相互作用分析显示，来自小卵泡的卵母细胞中，炎症、DNA损伤和p53信号通路具有较高的活性。体外成熟的实验证实，通过抑制小卵泡中卵母细胞的p53通路，可以显著改善MII卵的数量和质量，进一步的体外受精和体外培养实验也显示最终的囊胚率得到了一定的提高。综上所述，该研究为进一步优化卵母细胞体外成熟技术、提高卵母细胞质量提供了新思路。
中国农业大学高帅教授，石河子大学曾维斌教授和石河子大学赵宗胜教授为本文的共同通讯作者。中国农业大学与石河子大学联合培养的博士研究生张强、中国农业大学张景瑶博士研究生为本文的并列第一作者。该研究获得了国家自然科学基金、科技部“干细胞及转化研究”重点研发计划、畜禽生物育种国家重点实验室创新项目、拼多多-中国农业大学研究基金等项目的共同支持。
原文链接：https://doi.org/10.1093/biolre/ioae114
