雷帕霉素通过促进Rad51介导的同源重组修复降低体外成熟卵母细胞DNA损伤的研究

本研究针对体外成熟(IVM)卵母细胞质量低于体内成熟卵母细胞的关键问题，发现DNA双链断裂(DSBs)是重要影响因素。研究人员通过添加10 nM雷帕霉素处理小鼠IVM卵母细胞，证实其能显著提高2PN率和卵裂率，降低γH2AX标记的DNA损伤水平。机制研究表明雷帕霉素通过增强RAD51介导的同源重组(HR)修复途径而非非同源末端连接(NHEJ)改善DNA稳定性，为优化辅助生殖技术(ART)提供了新策略。

　　

卵母细胞体外成熟(IVM)技术作为辅助生殖领域的重要突破，在过去三十年间快速发展。然而令人困扰的是，IVM卵母细胞的质量始终无法媲美体内成熟卵母细胞，这成为限制该技术临床应用的瓶颈问题。先前研究表明，体外培养环境导致的DNA损伤可能是关键因素，特别是DNA双链断裂(DSBs)的累积会严重影响卵母细胞的发育潜能。虽然研究者们发现免疫抑制剂雷帕霉素能改善这一状况，但其具体作用机制仍如雾里看花。

针对这一科学难题，重庆医科大学附属第一医院妇产科的研究团队在《Reproductive Biology and Endocrinology》发表重要成果。他们通过系统的实验设计，揭示了雷帕霉素通过调控Rad51介导的同源重组(HR)修复通路而非DNA-PK依赖的非同源末端连接(NHEJ)途径，有效降低IVM卵母细胞的DNA损伤水平，从而提升其发育能力。这一发现不仅阐明了雷帕霉素保护作用的分子机制，更为优化IVM培养体系提供了理论依据。

研究团队采用6-8周龄ICR雌鼠获取未成熟卵母细胞，通过体外培养系统比较雷帕霉素处理组与对照组的成熟率差异。利用免疫荧光染色检测DNA损伤标志物γH2AX，结合实时定量PCR分析HR和NHEJ通路关键基因表达。为明确修复途径特异性，研究采用RAD51抑制剂IBR2和DNAPK抑制剂LTURM34进行功能验证，并通过胞浆内单精子注射(ICSI)评估胚胎发育潜能。

研究结果部分，"The developmental competence of IVM oocytes following ICSI was improved by rapamycin in mice"显示，雷帕霉素处理组的2PN率(77.3%±3.2% vs 61.4%±8.3%)和卵裂率(68.6%±6.6% vs 47.8%±8.1%)显著提高，证实其对卵母细胞发育能力的改善作用。"DNA DSB in IVM oocytes were rescued by 10 nM rapamycin without activating autophagy"部分通过γH2AX荧光强度分析(0.9±0.1 vs 1.9±0.2)证实雷帕霉素显著降低DNA损伤，且10 nM浓度不激活自噬。基因表达分析显示Rad51和DNAPK mRNA水平明显上调。

在"Rapamycin regulated the indispensable Rad51-mediated HR to promote DSB repair during oocyte IVM"部分，RAD51抑制剂IBR2使成熟率从77.8%降至36.1%，同时γH2AX水平升高至2.7±0.2，而DNAPK抑制剂无此效应，证明HR是主要修复途径。关键的是，"The impact of RAD51 inhibition on the improving effects of rapamycin in IVM oocytes"显示雷帕霉素的积极作用在RAD51抑制后被抵消，成熟率从93.7%降至65.0%，直接验证了Rad51的核心作用。

讨论部分指出，这是首次在卵母细胞中明确雷帕霉素通过HR而非NHEJ途径发挥保护作用，解释了先前癌症研究中看似矛盾的结果。研究揭示了10 nM雷帕amycin既能避免高剂量引发的自噬过度激活，又可有效增强DNA修复能力的双重优势。鉴于雷帕霉素已获FDA批准用于多种疾病治疗，本研究为其在生殖医学中的应用提供了重要理论支撑。

该研究的创新价值在于：一是阐明了IVM卵母细胞DNA损伤修复的优选途径为HR而非NHEJ；二是确定了Rad51是雷帕霉素发挥作用的关键效应分子；三是从DNA稳定性角度为优化IVM培养体系提供了新思路。这些发现不仅对提高辅助生殖技术成功率具有重要临床意义，也为理解卵母细胞质量调控机制贡献了新见解。未来研究可进一步探索雷帕霉素对胚胎表观遗传的影响，以及其在人类IVM中的最佳应用方案。