山梨大學研究生院醫工農學綜合教育部統合應用生命科學專業的柴﨑郁江（博士生）、山梨大學發育工學研究中心的若山照彥教授、以及Konohana婦產科（位於山梨縣甲斐市）等組成的研究團隊宣佈，成功從染色體異常的小鼠受精卵中取出了異常染色體並進行了解析。研究發現，約半數的微核含有兩條以上染色體的片段，某些特定染色體未發生分離異常。這一成果有望為尋找分離異常的原因和開發預防方法提供線索。相關研究成果已發表在國際學術期刊《Communications Biology》2024年12月26日刊上。
圖1：小鼠2細胞期胚胎的微核（供圖：山梨大學）
微核直徑為數μm，在明視野中無法觀察，但可通過螢光顯微鏡觀察到。
受精卵中染色體分離異常是導致流產的原因之一，異常染色體會在2細胞期形成微核，但這些微核很小，直徑僅有數μm，過去無法進行詳細的研究。因此，在不孕不育治療領域，通常通過觀察胚胎的外觀和發育速度等可見指標來篩選良好胚胎。然而，即使是具有微核的異常胚胎，其外觀和初期發育通常也都表現正常，因此很難識別胚胎良好與否。
為了研究分離異常的染色體和微核，研究團隊進行過受精卵單細胞遺傳基因體的全面分析，或者通過福爾馬林固定受精卵進行染色體觀察，但這些方法無法有效檢測異常染色體。
此次，研究團隊開發了不破壞胚胎的情況下從染色體異常的小鼠2細胞期胚胎中提取微核的技術，並嘗試對提取的微核進行基因分析。
為了增加染色體異常的胚胎，研究團隊將冷凍乾燥小鼠精子通過顯微注射注入卵子，隨後注入用於使染色體發光的mRNA。接下來，研究團隊通過研究微核與細胞骨架的關係及染色體上的中節等，確認了微核在2細胞期胚胎中的狀態。
研究團隊對成功提取的微核逐一進行了全面基因分析（DNA-Sequencing方法），確定微核所含染色體的數量、結構和染色體編號。
對提取的微核進行研究後發現，超過半數僅含有一條染色體，但也有最大包含四條染色體的微核。同時，不論染色體的大小如何，微核中所含染色體的頻率是隨機的。
今後，研究團隊的目標是弄清含有異常染色體的受精卵是否正常，以及異常分離的原因等，從而顯著改善生育質量。
研究團隊今後將進一步揭示摘除異常染色體的受精卵的正常性及分離異常產生的原因，以明顯改善生育質量。
此外，除了成功提取染色體，研究團隊還成功將其移植到另一個卵子中。未來，預計該技術有望應用於像唐氏綜合症或特納綜合症等染色體數目異常的胚胎重新正常化的治療中。
若山教授表示：「異常染色體的大小僅為數μm，將其從直徑為80μm的受精卵中提取出來非常困難，直到現在還沒有人成功過。我們通過不斷試驗，最終成功地在不破壞受精卵的情況下提取並解析了異常染色體。目前，我們通過基因檢測發現並排除異常受精卵，但我認為未來有可能對受精卵進行治療。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Communications Biology
論文：Extracting and analyzing micronuclei from mouse two-cell embryos fertilized with freeze-dried spermatozoa
URL：https://www.nature.com/articles/s42003-024-07358-0
