北京时间1月23日凌晨,浙江大学基础医学院/浙大妇院专家联合多团队在国际顶尖期刊《科学》发表文章,首次揭示了人类基因组里“远古病毒化石”(内源逆转录病毒,ERV),通过合成特殊的“嵌合RNA”,帮助人类早期胚胎顺利跨越合子基因组激活(ZGA)关键发育节点。该研究不仅深化了对生命起始的理解,也为改善辅助生殖技术提供了新思路。
在辅助生殖过程中,许多胚胎在植入子宫前就停止了发育,尤其在人类体外受精胚胎的8细胞期(8C)阶段。这一发育阻滞现象成为生殖医学领域长期未解的难题。而且许多发育阻滞的胚胎,检查后并未发现编码基因有特别异常。
浙大妇院主任医师、教授张丹解释道:“已知的、负责编码蛋白质的基因中,仅有少数几十个被发现与早期胚胎发育阻滞直接相关。对于大量临床上找不到编码基因突变的发育阻滞案例,我们推测,问题的答案可能隐藏在占据基因组绝大部分、功能未知的‘非编码区’。”
“基因组里非编码区还有超过40%的‘暗物质’,其中内源逆转录病毒(ERV)是一个重要的分支。”浙江大学基础医学院/浙大妇院研究员、长聘副教授梁洪青说,ERV是远古病毒感染人类祖先留下的“基因化石”,虽然大多失去了感染能力,但可能在进化中被“驯化”,参与生命活动。
团队发现,在发育阻滞的8细胞胚胎中,ERV家族里的MLT2A1的亚家族,在合子基因组阶段(ZGA)表达量比正常胚胎显著下调。团队进一步研究MLT2A1是如何影响胚胎发育的,并有了多项重大发现:MLT2A1在ZGA阶段并非孤立地表达自己,而是主动地与下游各种不同的基因组序列“手拉手”融合,形成了一系列结构特殊的“嵌合RNA”;MLT2A1 RNA主要富集在细胞核内;且MLT2A1 RNA并非“单打独斗”。
随后,团队用临床废弃的三原核胚胎做实验:人为降低MLT2A1的表达,胚胎果然发生了阻滞;而补充体外合成的MLT2A1嵌合RNA后,胚胎的ZGA程序又能重新启动。
该项研究成果表明,曾被忽视的基因组“暗物质”——内源逆转录病毒,在人类生命最初的塑造过程中,扮演了积极主动且至关重要的角色,为发育生物学提供了全新的认知视角,也为改善辅助生殖技术提供了全新的科学思路和潜在的未来路径。
在此研究成果的启发下,团队帮助外地一位之前不明原因自发流产、三次试管婴儿不成功的患者调整治疗方案后成功受孕,目前患者已经妊娠23周。
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