基于层粘连蛋白仿生肽修饰水凝胶的三维培养系统促进小鼠未成熟卵母细胞同步化成熟研究

为解决卵巢储备功能低下女性卵母细胞利用率低的问题，中国医科大学团队开发了整合层粘连蛋白仿生肽（IKVAV/YIGSR）修饰水凝胶与颗粒细胞（GCs）的三维（3D）培养系统。研究表明，3D-GCs组首次极体排出率达83.1±5.0%，显著提升皮质颗粒分布（87.0% Grade III）和内质网成熟度（84.6%），为改善未成熟卵母细胞发育潜能提供了新策略。

　　

研究背景
在辅助生殖领域，约15-20%经促排卵获取的卵母细胞停滞在生发泡(GV)或中期I(MI)阶段，尤其对卵巢储备功能低下患者而言，这些未成熟卵母细胞的低利用率成为临床难题。传统二维(2D)培养无法模拟体内卵泡微环境，导致核质成熟不同步、线粒体功能障碍等问题。中国医科大学团队创新性地提出：通过构建仿生三维(3D)培养系统，整合具有细胞外基质(ECM)特性的水凝胶与颗粒细胞(GCs)，可能破解这一瓶颈。

关键技术方法
研究采用离子交联多糖水凝胶，修饰层粘连蛋白仿生肽(IKVAV/YIGSR)和RGD肽，通过流变学分析确认其弹性模量(G′)等物理特性。从ICR小鼠获取304枚GV期卵母细胞，分设2D、3D、3D-GCs三组，通过JC-1染色评估线粒体膜电位(MMP)，DCFH-DA检测活性氧(ROS)，并结合皮质颗粒荧光标记分析胞质成熟度。

研究结果
1. 水凝胶流变学特性与生物相容性
弹性模量(G′)动态监测显示，水凝胶在30分钟内形成稳定网络结构，储能模量达200Pa，接近卵泡基底膜力学特性，为卵母细胞提供仿生力学微环境。

2. 三维培养促进核成熟
3D-GCs组首次极体排出率(83.1±5.0%)显著高于2D组(62.3±4.1%)，证实GCs旁分泌与力学信号协同作用可突破减数分裂阻滞。

3. 氧化应激与线粒体功能调控
3D组ROS水平降低42%，线粒体膜电位(ΔΨ_m
)红绿荧光比提升2.3倍，表明三维结构缓解了体外培养的氧化损伤。

4. 胞质成熟同步化
皮质颗粒分析显示，3D-GCs组87.0%达到III级（皮质区均匀分布），内质网成熟率(84.6%)显著优于2D组(51.8%)，证实GCs分泌的细胞因子可重塑细胞器架构。

结论与意义
该研究发表于《Theriogenology》，首次证实层粘连蛋白仿生肽水凝胶联合GCs能模拟卵泡ECM-细胞互作网络，实现核质同步成熟。Xinyang Zhao等发现3D微环境通过力学感知整合素-ECM信号，激活PI3K/Akt通路调控线粒体功能，为卵巢早衰患者的卵母细胞挽救策略提供了全新平台。Hsun-Ming Chang与Peter C.K. Leung指出，该技术突破传统IVM效率瓶颈，未来可拓展至人类卵母细胞体外激活(IVA)研究领域。