非经典印迹基因过表达导致亚种间杂交小鼠胎盘肥大：Jade1、Slc38a4、Sfmbt2及C2MC的关键作用

《Biology of Reproduction》：Overexpression of Placenta-Specific Noncanonical Imprinted Genes Causes Placental Enlargement in Intersubspecific Hybrid Mice

本研究针对亚种间杂交小鼠(BDF1 × HMI)F1胎盘肥大的机制展开探索。研究人员通过定量表达分析、等位基因特异性测序及母源基因敲除模型，首次揭示胎盘特异性非经典印迹基因（如Jade1、Slc38a4、Sfmbt2及其miRNA簇C2MC）因印记丢失（LOI）而过度表达，是驱动胎盘肥大的核心因素。该发现不仅深化了对杂交胎盘发育异常的表观遗传调控理解，也为哺乳动物生殖障碍研究提供了重要模型。论文发表于《Biology of Reproduction》。

　　

在哺乳动物生殖生物学中，胎盘作为连接母体与胎儿的关键器官，其正常发育对胚胎存活至关重要。然而，在某些特殊情况下，如体细胞核移植（SCNT）克隆动物或不同亚种小鼠杂交后代中，常出现胎盘过度增大的现象。这种胎盘肥大不仅影响胎盘功能，还可能伴随胎儿发育异常。以往研究表明，SCNT导致的胎盘肥大于与一类特殊的“非经典印迹基因”失调有关——这类基因不依赖经典的DNA甲基化印记，而是由母源组蛋白H3K27三甲基化（H3K27me3）修饰控制其单等位表达。那么，在亚种间杂交小鼠中，胎盘肥大是否也由类似的机制引发？这正是Syun Tokita等人在《Biology of Reproduction》发表的最新研究试图解答的问题。

为了揭示杂交小鼠胎盘肥大的成因，研究团队以实验室常用小鼠BDF1（Mus musculus domesticus）与野生来源的HMI（M. m. castaneus）杂交产生的F1代胎盘为模型，从基因表达、等位印记状态、基因功能以及发育动态等多个层面展开了系统分析。

本研究主要依赖以下几项关键技术：首先，利用卵胞浆内单精子注射（ICSI）技术精准构建杂交胚胎；其次，通过体外受精（IVF）和胚胎移植获得E11.5和E19.5胎盘组织；第三，采用定量PCR、Western blotting以及RNA测序（RNA-seq）进行基因表达与等位特异性分析；最后，借助母源等位基因敲除（mKO）小鼠模型（包括Jade1、Sfmbt2、Slc38a4、C2MC等）验证目标基因功能。所有胎盘样本均来自杂交实验，并通过SNP分型确认基因型。

Placental histology of intersubspecific hybrid mice

研究首先确认了(BDF1 × HMI)F1胎盘重量显著高于(BDF1 × JF1)F1胎盘（0.27±0.02 g vs 0.12±0.005 g），组织学显示肥大胎盘的迷路层和海绵滋养层均明显扩增。

Expression analysis of placenta-specific, non-canonical imprinted genes in hybrid placentas

通过qRT-PCR发现，Jade1、Gabl、Sfmbt2和Slc38a4在(BDF1 × HMI)F1胎盘中的表达水平显著升高。等位表达分析进一步显示，Jade1和Slc38a4在所有样本中均呈现双等位表达（LOI），而Gabl和Sfmbt2仅在高表达样本中出现LOI，Smoc1则呈现随机性LOI。

Identification of genes responsible for placental enlargement in hybrid placentas by maternal allele knockout experiments

母源等位基因敲除实验表明，Jade1、Sfmbt2、Slc38a4和C2MC的mKO能显著降低胎盘重量并改善组织肥大，而Gabl、Smoc1和Xist的mKO无此效果，从而明确前四基因为胎盘肥大的主要驱动因子。

Loss of noncanonical imprinting in intersubspecific hybrid embryos/placentas occurs after implantation

RNA-seq动态分析显示，非经典印迹基因在杂交胚胎的囊胚期仍保持正常的父源表达优势，但到E11.5胎盘阶段则出现明显的LOI，表明印记丢失发生于植入后，可能与H3K27me3向DNA甲基化的印记转换失败有关。

本研究首次在亚种间杂交小鼠模型中证实，非经典印迹基因（Jade1、Slc38a4、Sfmbt2和C2MC）因LOI而过度表达，是胎盘肥大的核心机制。值得注意的是，Jade1和Slc38a4在正常大小的(BDF1 × JF1)F1胎盘中也存在LOI，说明LOI本身并不足以引发肥大，HMI杂交背景可能通过未知的顺式或反式调控元件进一步放大基因表达。该发现不仅将SCNT与杂交胎盘肥大的表观遗传机制联系起来，也提示亚种间基因组不兼容可能普遍影响印记维持。此外，由于杂交小鼠广泛用于等位基因表达研究，本成果警示我们在利用这类模型时需谨慎评估印记基因的稳定性。未来，解析H3K27me3依赖的印记在亚种杂交背景下的重建机制，将有助于揭示哺乳动物生殖隔离的表观遗传基础。