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为探究绵羊早孕血浆外泌体 miRNA 表达情况,研究人员对中国美利奴羊和萨福克羊进行研究。发现多个已知和新型 miRNA,部分 miRNA 在不同孕期差异表达,这些成果为评估绵羊繁殖状态提供潜在生物标志物。
在生命科学的奇妙世界里,怀孕就像一场神奇的旅程,对于绵羊养殖产业而言,了解怀孕早期的奥秘至关重要。外泌体(exosomes),曾经被认为是细胞活动中无关紧要的 “小角色”,如今却成为科研领域的热门话题。它是一类细胞分泌的微小囊泡,别看它个头小,却蕴含着多种蛋白质、脂质和遗传物质,在细胞间通讯中发挥着关键作用 。其中,微小核糖核酸(microRNA,miRNA)作为一类内源性、长度约 22 个核苷酸的 RNA 分子,能够调控靶基因 mRNA 的切割或翻译过程,进而影响细胞的各种生理功能 。
在怀孕过程中,外泌体及其携带的 miRNA 更是扮演着不可或缺的角色。它们参与母胎之间的信息交流,帮助胚胎顺利着床并发育。在人类和其他动物的研究中,已经发现了许多与怀孕相关的 miRNA,这些 miRNA 的异常表达往往与怀孕并发症或不良妊娠结局有关。在绵羊养殖方面,提高繁殖率一直是养殖户和科研人员共同追求的目标。然而,目前对于绵羊早期怀孕过程中血浆外泌体 miRNA 的研究还比较有限。许多关键问题仍未得到解答:在绵羊怀孕早期,血浆外泌体 miRNA 的表达谱究竟是怎样的?不同品种的绵羊在这方面是否存在差异?哪些 miRNA 有可能成为评估绵羊早期怀孕状态的生物标志物?这些问题就像一团迷雾,笼罩在绵羊繁殖研究的道路上,亟待科研人员去揭开谜底。
为了攻克这些难题,新疆农垦科学院的研究人员挺身而出,开启了一项意义非凡的研究之旅。他们将研究聚焦于中国美利奴羊和萨福克羊这两个品种,深入剖析它们在早期怀孕阶段血浆外泌体 miRNA 的表达特征、潜在生物功能以及相关分子机制。研究成果发表在《Animal Reproduction Science》杂志上,为绵羊繁殖领域带来了新的曙光。
研究人员采用了一系列先进的技术方法。首先,他们精心挑选了 20 只中国美利奴羊和 20 只萨福克羊,确保实验动物健康且状态相似。在绵羊怀孕的不同关键时间点(第 0 天、第 14 天和第 30 天)采集血液样本,并通过超速离心等方法提取和纯化血浆外泌体 。随后,利用透射电子显微镜(TEM)和纳米颗粒粒度分析仪对血浆外泌体的形态和粒径进行表征 。最重要的是,运用高通量测序技术筛选出差异表达的 miRNA,并借助生物信息学方法对这些 miRNA 的靶基因进行预测和分析,探索它们参与的生物学通路。
研究结果如下:
- 血浆外泌体 miRNA 的鉴定:在两个品种绵羊怀孕早期不同时间点的血浆外泌体样本中,研究人员成功鉴定出累计 80 种已知 miRNA 和 182 种新型 miRNA。这一发现为后续研究提供了丰富的 “原材料”,就像打开了一扇通往新世界的大门,让科研人员看到了绵羊早孕血浆外泌体 miRNA 的多样性。
- 差异表达 miRNA 的筛选:与怀孕第 0 天的对照组相比,两个品种的绵羊均有 6 种已知 miRNA 出现差异表达,其中 4 种上调,2 种下调。这些差异表达的 miRNA 就像隐藏在细胞活动背后的 “指挥家”,可能在绵羊怀孕早期发挥着重要的调控作用。
- miRNA 的功能及通路分析:通过通路分析发现,这些差异表达的 miRNA 与多种生物学过程密切相关,如细胞外基质受体相互作用(ECM receptor interactions)、生长激素合成、碳水化合物消化、心肌细胞肾上腺素能信号传导以及丝裂原活化蛋白激酶信号调节(MAPK signaling regulation)等。这表明这些 miRNA 在绵羊怀孕早期可能通过影响多个生理过程,保障胚胎的正常发育。
- 品种间差异 miRNA:值得注意的是,Oar - mir - 27a 在两个品种的绵羊不同时间点存在差异。这一独特的 miRNA 可能是区分不同品种绵羊怀孕早期状态的关键 “线索”,也为进一步研究品种特异性的怀孕调控机制提供了方向。
研究结论和讨论部分指出,本研究全面分析了中国美利奴羊和萨福克羊在怀孕早期血浆外泌体 miRNA 的表达谱,筛选出多个在怀孕早期丰度变化明显的外泌体 miRNA。这些 miRNA 具有作为生物标志物的潜力,有望用于精准评估绵羊的繁殖状态。这对于提高绵羊的繁殖效率、指导绵羊养殖生产实践具有重要意义。例如,养殖户可以利用这些生物标志物,更早、更准确地判断母羊是否怀孕,及时调整养殖策略,避免资源浪费。同时,该研究也为深入理解绵羊怀孕早期的分子调控机制提供了理论依据,为后续开展相关研究奠定了坚实的基础。未来,科研人员可以进一步探索这些 miRNA 的具体作用机制,以及如何通过调控它们来改善绵羊的繁殖性能,让绵羊养殖产业迎来更加美好的明天。