JCI | 复旦大学桑庆/王磊/上海交通大学匡延平合作发现人类植入前胚胎停滞的潜在机理
时间：2023-01-22 15:01:57 热度：37.1℃ 作者：网络
植入前胚胎停滞（PREMBA）是女性不孕症和辅助生殖技术反复失败的常见原因。然而，PREMBA的遗传基础在很大程度上尚未揭示。
2023年1月17日，复旦大学桑庆，王磊及上海交通大学匡延平共同通讯在Journal of Clinical Investiggation 发表题为“Karyopherin α deficiency contributes to human preimplantation embryo arrest”的研究论文，该研究使用来自606名经历PREMBA的女性的全外显子组测序数据与2813名对照组进行了基于群体和基因的负担测试，并确定了候选基因，核酸亚基α7（KPNA7）。体外研究表明，已鉴定的序列变异降低了KPNA7蛋白水平，损害了KPNA7与其底物核糖体L1结构域含蛋白1（RSL1D1）结合的能力，并影响了KPNA7核转运活性。人类和小鼠之间的比较表明，小鼠KPNA2而不是小鼠KPNA7是胚胎发育中必需的核蛋白。
Kpna2–/–雌性小鼠由于合子基因组激活缺陷而表现出胚胎停滞，概括了人类PREMBA的表型。此外，具有卵母细胞特异性敲除Rsl1d1的雌性小鼠概括了Kpna2–/–小鼠，证明了底物RSL1D1的重要作用。最后，补充RNA（cRNA）显微注射人KPNA7，但不能挽救小鼠Kpna7，能够挽救胚胎停滞表型Kpna2–/–小鼠，表明小鼠KPNA2可能是人类KPNA7的同系物。研究结果揭示了对PREMBA发病机制的机制理解，PREMBA通过损害核蛋白转运起作用，并为PREMBA患者提供了诊断标志物。
成功的人类生殖需要正常的胚胎发育。植入前胚胎停滞（PREMBA）是体外受精（IVF）或卵胞浆内单精子注射（ICSI）反复失败的常见原因，并导致女性不育。如果考虑到IVF或ICSI产生的所有人类胚胎，其中约10%在初级卵裂阶段被阻止。对于PREMBA患者，形态正常的卵子可以被取出并受精，并且可以进行第一次分裂，但大多数胚胎在第3天的8细胞阶段之前或在第5天的囊胚阶段之前被阻止，导致没有可行的胚胎进行植入。目前，人类PREMBA背后的潜在遗传决定因素和分子机制在很大程度上尚未揭示。
已经确定了导致人类PREMBA的一些遗传因素，其中大多数编码皮质下母体复合体（SCMC）蛋白。这与SCMC蛋白功能异常导致PREMBA的观察结果一致。到目前为止，关于其他途径或分子有助于人类PREMBA的报道很少。此外，报告的PREMBA相关基因通常是通过由2名或更多患者组成的谱系中的共聚分析或通过近亲家庭中的纯合性图谱发现的。这种方法只能解释一小部分血统或近亲患者，突出了对其余散发型PREMBA的非血缘患者遗传基础的有限了解。
到目前为止，还没有基于全外显子组测序（WES）对大量散发型PREMBA患者的遗传负担分析。基于基因的负担测试计算基于每个基因的多个变体的累积关联，是识别各种疾病中新候选基因的有力策略。因此，研究者招募了大量PREMBA患者，并通过将PREMBA患者的测序数据与内部对照数据库进行比较，进行了基于基因的负担测试。
研究遗传负担分析揭示了隐性模型下患者组中核蛋白亚基α7（KPNA7）的负担信号。KPNA7编码核蛋白α7蛋白（也称为输入蛋白α8），该蛋白介导蛋白质在细胞核和细胞质之间的转运。KPNA7变异体与人类PREMBA之间的因果关系已通过一系列体外和体内研究得到证实。研究者还通过比较相应的核蛋白成员KO小鼠，表明人类和小鼠之间的KPNA7功能存在物种差异。
Kpna2–/–老鼠，但不是Kpna7–/–小鼠，可以概括KPNA7变异患者的PREMBA表型。此外，雌性小鼠具有核糖体L1结构域含蛋白1（Rsl1d1OO–/–）概括了Kpna2 KO的表型，证明了母体RSL1D1的重要作用。显微注射人KPNA7而不是小鼠Kpna7可以挽救小鼠Kpna2 KO引起的胚胎停滞表型，表明小鼠KPNA2（mKPNA2）可能是人类KPNA7（hKPNA7）的同系物。
文章模式图（图源自Journal of Clinical Investiggation ）
总之，该研究在负责人类PREMBA的基因KPNA7中发现了致病变异。研究结果揭示了一种机制，其中调节核细胞质转运的核蛋白α在人类植入前胚胎发育中起着至关重要的作用。这一发现将为该疾病提供遗传诊断标志物，并为未来治疗KPNA7致病变异的不育女性提供潜在的治疗靶点。
参考消息：
https://www.jci.org/articles/view/159951
