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【Nature子刊首次捕获】精子邂逅卵子的"锌火花",可用来确定受精卵质量

2016/05/02 来源:生物探索
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导读
精子与卵子在相遇的那一刻是否也会擦出“火花”?《Scientific Reports》杂志上的文章揭示了当精子和卵子结合成受精卵时会爆发出一道微小的明亮闪光,并且这道闪光的大小还可以用来确定受精卵的质量,帮助医生在体外受精过程中选择最好的卵子进行受精。


当精子和卵子在输卵管中相遇后,经历受精过程形成受精卵,预示着一个新生命开始启程。近年来,随着技术的进步,隐藏在生命早期中的秘密逐渐被揭晓。

自三月以来,《Cell》曾两度发文揭示生命之初的秘密。3月24日《Cell》以老鼠早期胚胎研究模型,利用基因组测序揭示了受精卵发育第二天胚胎细胞发生的变化。一个星期后,《Cell》又报道了另外一篇与早期胚胎发育相关的研究,证明在人类胚胎发育的第4-7天内,X染色体逐渐达到剂量补偿,有趣的是这种平衡是通过同时抑制雌胚胎中的两条X染色体来实现。

两篇《Nature》子刊:精子与卵子相遇时会“发光”

《Cell》上的这两项研究均讲述了精子和卵子相遇后的故事,那么在相遇的那一刻它们是否也会“一见钟情”擦出“火花”?根据英国《每日邮报》报道,近日芝加哥西北大学的研究人员发现,当精子和卵子结合成受精卵时会爆发出一道微小的明亮闪光,并且这道闪光的大小还可以用来确定受精卵的质量,帮助医生在体外受精过程中选择最好的卵子进行受精。相关研究结果将于近期发表在《Scientific Reports》杂志上。

3月18日《Scientific Reports》发表的另外一篇论文也揭示了老鼠精子与卵子结合时爆发出锌火花。该研究由西北大学的博士后Zhang引领。Zhang表示,很少有人知道受精那一刻发生了什么,因为我们很难捕捉到精子与卵子结合的精确时间。

捕获精子和卵子相遇的瞬间


图1(来源:每日邮报)

在本研究中,研究人员捕获了精子与卵子相遇时闪光爆发的过程(图1),这也是首次在人类身上发现此情形。研究人员通过注射精子酶来激活卵子,以激增卵子中的钙,并使卵子释放锌。由于联邦法律的限制,该研究使用的卵子并不与精子受精。研究人员表示,“五年前我们在老鼠身上发现了类似的火花,如今在人类卵子中看到锌辐射爆发,这非常震惊”。

当锌从卵子中释放出来时,便与小分子探针结合,该探针可在荧光显微镜下发光,因此锌的快速释放可被视作一道闪光。本研究的作者之一Tom O'Halloran表示,“荧光显微镜的研究证实锌火花可出现在人类卵细胞中,并能在细胞外观察。”卵子通过“划分”和“发射”锌来控制健康胚胎的发展。


图2(来源:每日邮报)

在过去的六年里,西北大学的研究人员已经表明,锌控制着有机体的生长和变化。在受精时,专家们首先观察到精子释放出数千个“包裹”,每个“包裹”都释放锌原子,为了形象描述,研究人员使用活细胞锌标签来成像(图2)。成千上万的“包裹”释放锌引发了引人注目的事件——锌火花爆发,这也是哺乳动物受精的标志(图3)。


图3(来源:每日邮报)

本文的共同作者,Eve Feinberg博士说,“这个发现非常的重要,因为它提供了一种非侵入性且易于实现的方式来评估卵子的质量。目前还没有更好的办法来评估卵子的质量,如果我们能判断哪些卵子好,哪些不好,那么就可以选择最优的胚胎进行移植,从而避免很多痛心的事故发生。”

该研究的第一作者Francesca Duncan表示,“我们的研究确定了受精过程中锌释放的时间,这将有助于解答生殖医学中悬而未决的问题——是什么造就了一个好的卵子?”

备注:本文根据英国《每日邮报》官网编译

参考资料:

1.Sparks really do fly: Scientists discover flash of light when new life is formed at the moment a sperm meets an egg

2.Human sperm rheotaxis: a passive physical process

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