体外受精为何男孩多

【字体: 时间:2016年03月09日 来源:生物通

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  通过体外受精 (IVF)方法获得的后代,男性要多于女性,近期来自中国农业大学的田见晖教授研究组发现了其中的奥秘。他们发现了X染色体失活(造成雌性胚胎一条X染色体沉默的过程)不足很大程度上会导致后代小鼠中出现性别失衡,而且研究人员也通过修改小鼠体外受精胚胎培养方法,改变了小鼠性别比率。

  

——X染色体上的表观遗传标记改变也许能解释为何体外受精会出现性别失衡

生物通报道:通过体外受精 (IVF)方法获得的后代,男性要多于女性,近期来自中国农业大学的田见晖教授研究组发现了其中的奥秘。他们发现了X染色体失活(造成雌性胚胎一条X染色体沉默的过程)不足很大程度上会导致后代小鼠中出现性别失衡,而且研究人员也通过修改小鼠体外受精胚胎培养方法,改变了小鼠性别比率。

这一研究成果公布在3月7日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上,文章的通讯作者是中国农业大学的田见晖(Jianhui Tian)教授,其研究组主要从事卵母细胞成熟与胚胎发育调控、诱导多能干细胞(iPS)重编程等方向的研究,重点关注表观修饰参与上述过程的调控机制。

体外受精IVF是指高等哺乳动物雄性和雌性性细胞在雌性体外结合的过程,目前已经成为了试管婴儿的一种常规操作方法。在美国,大约有1.5%的新生儿是通过体外受精生育的,其它地区体外受精孕育的婴儿增长速度也高达4%。同时这种辅助生殖技术也广泛用于牛,猪等家畜育种。

在过去的十年中,人类体外受精数据显示存在性别不平衡,但是对于这种不平衡并未有一致的证据。

2011年,田教授研究组发现利用体外受精技术培育的小鼠存在性别失衡问题。进一步研究显示,体外受精胚胎存在X染色体失活不足问题,他们推断这可能是导致性别失衡的主要原因。

所谓X染色体失活,也称为里昂化(lyonization),是指雌性哺乳类细胞中两条X染色体的其中之一失去活性的现象,这一过程中X染色体会被包装成异染色质,进而因功能受抑制而沉默化。

在这篇最新文章中,田教授等人比对了体外受精中X染色体和正常小鼠胚胎中的X染色体,发现 Xist 和环指蛋白12( Rnf12 )似乎会影响X染色体失活。Xist是一种非编码RNA,能包裹在失活的X染色体上,而Rnf12则是Xist的上游调控因子。雌性IVF胚胎中的这两种元件表达都会受损,但雄性的却不会。

研究也表明在此基础上进行功能性补偿实验,能成功将体外受精小鼠出生时的雄性比例由57.17%校正到51.92%,接近正常范围。进一步的实验还发现通过在胚胎植入前培养物中加入维甲酸,能有效的逆转小鼠IVF胚胎中的性别比例。

“我们的这项研究不仅找到了雌性丢失,造成性别失衡背后的分子机制,而且也通过改变IVF培养体系中的成分,改善了IVF诱导的性别失衡,”田教授表示,此外,这一发现也为“探索体外受精相关的健康问题提供了蓝图。”

南加利福尼亚大学的Kristin Bendikson 也评论道,“这也就是为何我们在IVF实验室中需要额外小心的原因之一,”她对这项研究体外受精胚胎植入前胚胎培养条件实验感到震惊,“我们在实验室中的所作所为能最终影响到胚胎的遗传,这是非常重要的一课。”

(生物通:张迪)

作者简介:

田见晖
动物遗传育种与繁殖专业农学博士;教授,博士生导师。
先后入选“北京市科技新星计划”及“教育部新世纪优秀人才支持计划”。主要从事卵母细胞成熟与胚胎发育调控、诱导多能干细胞(iPS)重编程等方向的研究,重点关注表观修饰参与上述过程的调控机制。

以第一作者或通讯作者先后在Cell Res、J Pineal Res、J Proteome Res、PLoS One、Biol Reprod、Reproduction、Theriogenology、Anim Reprod Sci 等相关领域重要期刊发表SCI论文15篇(IF > 4.0六篇,其中IF > 10.0一篇,IF>7.0两篇),授权专利11项,获省部级科技奖励4项。

主要学术兼职:

  1. 中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会秘书长兼副理事长

  2. 畜禽育种国家工程实验室副主任

  3. 农业部动物遗传育种与繁殖学科群副主任

  4. 国家“十二五”农业与农村科技发展规划专家组成员

  5. 国家“十一五”、“十二五”“863”计划“动物分子与细胞工程育种”重大专项首席专家

主持及承担科研项目:

  1. 支撑计划课题,2011BAD19B01,家畜胚胎保存与性控双犊诱导技术研究,2011.01-2013.12

  2. 863课题,2011AA100303,家畜卵母细胞冷冻、胚胎表观修饰和体细胞克隆技术研究,2011.01-2015.12

  3. 863课题,2008AA101004,家畜精子快速低损伤分离技术研究与应用,2008.01-2011.12

  4. 863课题,2008AA101003,家畜卵泡高效诱导发育技术研究与应用,2008.01-2011.12

  5. 农业部跨越计划,优质高产奶牛性别控制技术集成,2007.07-2009.07

  6. 国家自然基金面上项目,30671507,脂肪组织特异表达线虫脂肪酸脱氢酶小鼠模型的建立,2007.01-2009.12

  7. 支撑计划课题,2006BAD14B08,畜禽良种资源高效繁殖和生殖健康关键技术研究,2006.11-2008.12

原文摘要:

Impaired imprinted X chromosome inactivation is responsible for the skewed sex ratio following in vitro fertilization

Dynamic epigenetic reprogramming occurs during normal embryonic development at the preimplantation stage. Erroneous epigenetic modifications due to environmental perturbations such as manipulation and culture of embryos during in vitro fertilization (IVF) are linked to various short- or long-term consequences. Among these, the skewed sex ratio, an indicator of reproductive hazards, was reported in bovine and porcine embryos and even human IVF newborns. However, since the first case of sex skewing reported in 1991, the underlying mechanisms remain unclear. We reported herein that sex ratio is skewed in mouse IVF offspring, and this was a result of female-biased peri-implantation developmental defects that were originated from impaired imprinted X chromosome inactivation (iXCI) through reduced ring finger protein 12 (Rnf12)/X-inactive specific transcript (Xist) expression. Compensation of impaired iXCI by overexpression of Rnf12 to up-regulate Xist significantly rescued female-biased developmental defects and corrected sex ratio in IVF offspring. Moreover, supplementation of an epigenetic modulator retinoic acid in embryo culture medium up-regulated Rnf12/Xist expression, improved iXCI, and successfully redeemed the skewed sex ratio to nearly 50% in mouse IVF offspring. Thus, our data show that iXCI is one of the major epigenetic barriers for the developmental competence of female embryos during preimplantation stage, and targeting erroneous epigenetic modifications may provide a potential approach for preventing IVF-associated complications.

 

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