醫師報 重磅！浙大邵逸夫醫院生殖中心年輕醫生陳賓在《Nature》發表研究成果！

文章來源：醫師報   2022年5月23日

北京時間5月18日23點，中國教育部生殖遺傳重點實驗室（浙江大學）黃荷鳳院士團隊和中國科學院分子細胞科學卓越創新中心徐國良院士團隊在國際頂級期刊《Nature》雜志在線發表了題為Maternal inheritance of glucose intolerance through oocyte Tet3 insufficiency的原創性研究成果。

 

浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院生殖醫學中心青年醫師陳賓博士在黃荷鳳院士及徐國良院士的悉心指導下，在浙大邵逸夫醫院副院長、生殖中心學科帶頭人張松英教授的支持下，以及生殖中心常務副主任童曉嵋等醫師的幫助下，經過多年潛心研究，以第一作者的身份在國際頂級科學期刊《Nature》雜志上發表最新研究成果。中科院分子細胞科學卓越創新中心杜雅蕊副研究員，復旦大學附屬婦產科醫院朱虹博士，中科院分子細胞卓越創新中心孫美玲博士和王超博士為該文章共同第一作者。共同通訊作者為黃荷鳳院士和徐國良院士。參加這項研究的單位有浙江大學、復旦大學、中國科學院、上海交通大學、中國科學院大學和英國阿爾斯特大學，浙江大學為論文第一單位。

 

黃荷鳳院士（右四），徐國良院士（左三），陳賓博士（左四）

 

該成果作為發育源性成人疾病研究的重大突破，找到了糖尿病的代際傳播新機制，首次揭示了糖尿病的卵母細胞起源，即母體不良環境可以通過卵母細胞影響子代遠期糖代謝功能，并闡明了其表觀遺傳調控機理，為人類認識和防控糖尿病等成年慢性疾病提供了最新的科學視角。

 

糖尿病的代際傳播

 

DOHaD學說（健康和疾病的發育起源，Developmental Origins of Health and Disease）最早于上世紀八十年代由英國Barker教授提出?；谠摾碚?，糖尿病、心血管疾病等許多成人疾病是由宮內（胚胎-胎兒期）的不良環境暴露所造成的，因此，孕期的健康管理被認為是至關重要的。黃荷鳳院士領銜的研究團隊在近20年多項ART子代隊列研究中，發現子代存在成年性疾病的卵子/精子/胚胎起源性，提出“配子/胚胎源性疾病”的理論假說，將成年性疾病關注點前移至配子和胚胎發生期。

糖尿病是影響人類健康的主要慢病之一，發生率高且發病隱匿，全世界范圍內約有2/5的糖尿病婦女處于育齡期，以孕前糖尿病為例，女性在孕前是否已經將異常環境記憶印入卵母細胞？通過卵母細胞影響子代遠期健康？

該原創性研究成果對上述問題進行了解答。首次揭示了卵子源性成人糖尿病的表觀遺傳機制，為胚胎源性疾病機制的探索提供了新的思路和視角，更將成人慢性疾病防控關口前移至配子發育期，為相關疾病干預提供了新策略。

同期Nature配發了瑞士弗里德希-米斯科舍生物醫學研究所Antoine H. F. M. Peters教授對該項研究成果的點評：“本研究發現了一種通過雌性生殖系傳遞子代表型的新機制，證實了高血糖導致卵母細胞中TET3的表達異常降低，阻礙合子中精子來源DNA的氧化去甲基化過程，進而導致子代成年后的代謝受損表型?！?/span>

 

卵子：介導糖尿病跨代遺傳

 

為了研究雌性配子在發育源性疾病中的作用，研究團隊建立了鏈脲佐菌素誘導的高血糖小鼠模型，取出高血糖小鼠卵母細胞與正常雄鼠精子進行體外受精和形成早期胚胎，將胚胎植入正常代孕母鼠宮內發育，排除孕期和產后高糖環境干擾。子代表型監測發現，子一代（F1）小鼠糖耐量受損，主要表現為胰島素分泌不足，而子二代（F2）小鼠監測未出現明顯的糖耐量異常。

實驗設計和子代主要表型結果：高血糖小鼠子代出現糖耐量受損的表型

 

Tet3：導致卵子源性糖尿病的關鍵分子

 

為了找尋卵母細胞介導跨代效應的關鍵分子，研究人員以表觀遺傳機制為突破口，進一步研究發現高血糖小鼠卵母細胞中母源效應因子DNA去甲基化酶Tet3（TET methylcytosine dioxygenase 3）表達下降。合作團隊徐國良院士課題組既往研究已明確Tet3在卵細胞重編程中的作用?；谛靽荚菏垦芯砍晒?，本研究發現高血糖小鼠來源的卵母細胞體外受精后，受精卵的雄原核中Tet3表達下降，基因組甲基化水平改變。子代胎鼠胰島全基因組甲基化測序顯示，與胰島素分泌相關的重要限速酶葡萄糖激酶（Gck，Glucokinase）等基因啟動子區DNA甲基化水平升高，進而導致表達下降。卵母細胞中特異性敲除Tet3基因后，其子代小鼠也出現Gck啟動子區域高甲基化和表達量下降及糖耐量異常的表型。而在高血糖小鼠卵母細胞中補充Tet3可以很大程度恢復囊胚甲基化水平和子代糖耐量受損表型。說明Tet3是高血糖卵子介導的跨代糖尿病發病中的關鍵表觀遺傳調控因子。

 

 

高血糖小鼠中卵母細胞中Tet3降低，去甲基化功能受損（a-c），子代胰島Gck基因啟動子區域高甲基化（d）及低表達（e）

 

父本DNA甲基化修飾譜：母親代謝印記傳遞子代的媒介

 

為驗證子代的甲基化譜式改變的來源和可繼承性，課題組以目標基因Gck為例，發現Gck啟動子的高甲基化最早來源于受精卵的雄原核，并隨著發育能持續到子代成年小鼠胰島中。進一步區分Gck基因高甲基化的父母本來源發現，在囊胚和子代小鼠胰島中，胰島素分泌基因都呈現父本特異性高甲基化。這一結果揭示了高血糖暴露后，胰島素分泌基因的高甲基化來源于受精卵時期雄原核，也就是父本基因組，并且傳遞到子代。

 

應用前景：糖尿病患者卵子中出現同樣表型

 

更值得關注的是，糖尿病患者的未成熟GV期卵母細胞和棄用囊胚也分別顯示出TET3表達降低的趨勢和GCK啟動子區高甲基化的狀態，這提示研究團隊在小鼠模型中的發現有類推至糖尿病患者的可能性，具有廣闊的臨床應用前景。

 

糖尿病導致人未成熟卵母細胞TET3表達降低且囊胚GCK甲基化升高

 

綜上，該研究實現了發育源性成人疾病研究的重大突破，首次創新性運用體外受精-胚胎移植技術在排除孕期暴露干預效應后，發現卵子亦可作為傳遞載體，將生命早期的環境印記在Tet3的介導下以表觀遺傳的方式傳遞給子代，引發子代遠期健康風險。

研究結論為成人慢性病發病和干預提供了嶄新科學思路，也為孕前優生指導、出生缺陷防控和提高出生人口質量提供了新的診治模式。

 

邵逸夫醫院生殖醫學中心簡介

浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院生殖醫學中心創建于1998年，是全國范圍內最早開展人類輔助生殖技術的綜合性醫院之一，建有浙江省生殖障礙診治研究重點實驗室、浙江省婦產疾?。ㄉ痴系K）臨床醫學研究中心，是浙江省醫學重點學科、浙江省生殖微創技術指導中心、國家首批干細胞臨床研究機構、國家重點研發計劃項目牽頭單位、浙江省醫學會生殖醫學分會主委單位。

近五年輔助生殖治療周期數和成功率居浙江省首位、全國領先行列，輔助生殖與生殖微創外科無縫銜接是生殖中心一大亮點，國際首例宮內合并宮角間質部妊娠采用切開取胚后宮內繼續妊娠至足月分娩、無子宮破裂發生；獨創經陰道子宮峽部環扎術，病例數全球第一，被國際同行譽為本領域的先鋒工作；首創宮腔粘連冷刀分離綜合治療技術及宮腔鏡下子宮肌瘤冷刀切除術等系列生殖微創新技術，革新傳統手術理念和方法。在行業內率先提出生育力保護保存理念，生育力保護保存與生殖器官功能重塑技術居全國前列。開展卵子成熟障礙、受精障礙、胚胎發育阻滯、反復種植失敗等疑難生殖障礙疾病的基礎研究，結合臨床治療，提升輔助生殖技術治療效率。創建浙江省首個男性生殖與性醫學中心，全面提升男性生殖系統疾病的科研及系統診療能力，稀少精子/單精子冷凍復蘇成功率居全國前列。建立包括生殖醫學、婦科腫瘤、內分泌科、男科、兒科、腫瘤內外科、風濕免疫科、營養科等共同參與的多學科診療（MDT）體系以及神經內科、兒科、心內科、血液科、皮膚科、腎內科、眼科等?？茀⑴c的遺傳病阻斷與出生缺陷防控MDT?！短岣咻o助生殖治療效率、改善出生結局的系列技術研究和應用》獲2020年浙江省科學技術進步獎一等獎。