综述：哺乳动物体外卵母细胞生长与发育的现状

这篇综述系统阐述了哺乳动物体外卵母细胞生长(IVG)和成熟(IVM)技术的研究进展，重点分析了从小鼠到大型哺乳动物（如牛、猪和人类）的卵泡培养系统。文章详细探讨了不同培养方法（如二维/三维培养系统）、关键影响因素（如生长因子、激素和基质材料）以及卵母细胞发育能力的获得机制，特别强调了卵母细胞-颗粒细胞互作、跨区投射(TZP)和线粒体功能等核心生物学过程。综述指出，尽管小鼠模型已实现从原始生殖细胞(PGC)到功能性卵母细胞的全程体外重建，但大型哺乳动物的IVG技术仍面临卵泡存活期短(4-5周)和发育能力不全等关键挑战。

　　

哺乳动物体外卵母细胞生长与发育的现状

背景

体外成熟卵母细胞在畜牧业生产和辅助生殖中日益重要，但目前仅小鼠模型实现了从早期生长阶段到完全发育能力的全程体外重建。卵母细胞体外生长涉及复杂的卵泡微环境调控，包括卵母细胞-颗粒细胞通过间隙连接、旁分泌因子和细胞外囊泡的三重通讯机制，其中跨区投射(TZP)形成的物理连接对营养物质转运至关重要。

当前体外卵泡重建技术

小鼠研究已突破性地实现从原始生殖细胞(PGC)到功能性卵母细胞的体外重建，该过程分为两个阶段：先通过胚胎干细胞(ES)与胎儿卵巢体细胞形成类器官，再分离为卵母细胞-颗粒细胞复合体(OGC)进行培养。值得注意的是，小鼠新生儿的"第一波"卵母细胞呈现近似线性的体积增长模式，这种内在生长规律为确定最佳培养时长提供了依据。相比之下，大型哺乳动物（如牛）的卵母细胞体积是小鼠的4-5倍，其体外培养需克服卵泡存活期短(4-5周)和血管网络衰减等瓶颈。

生长中期卵母细胞的体外培养

牛早期窦状卵泡来源的OGC在胶原基质中培养2周时，部分卵母细胞可实现体积倍增（从5.4×10⁵增至11.0×10⁵ μm³），这与体内最后2周的生长轨迹相似。关键培养要素包括：

1. 性类固醇激素（雌二醇E₂和雄烯二酮）补偿卵泡膜细胞缺失

2. 磷酸二酯酶抑制剂（如次黄嘌呤）维持减数分裂阻滞

3. 高分子量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)通过分子拥挤效应促进TZP形成

   成功案例显示，部分牛IVG卵母细胞经体外受精(IVF)后能产生健康后代，但效率仍显著低于体内成熟卵母细胞。

窦前卵泡的培养策略

现有培养系统可分为二维（平面培养）和三维（基质包埋）两类。藻酸盐水凝胶是目前主流的三维培养基质，在人类和猕猴研究中支持长达5周的卵泡培养。突破性进展包括：

• 猕猴次级卵泡经5周培养后获得可受精卵母细胞

• 人类卵泡在神经营养因子4(NT4)补充培养基中培养6周后产生可发育至囊胚的卵母细胞

• 抗穆勒氏管激素(AMH)被发现具有双重作用：促进窦前卵泡生长但抑制窦卵泡成熟

技术挑战与创新方向

核心难题在于如何维持大型哺乳动物卵泡的长期活力。微流体生物反应器、磁性悬浮培养等动态系统可改善氧合和机械刺激。线粒体功能调控成为新焦点，如sirtuin信号通路激活剂（白藜芦醇）和烟酰胺单核苷酸(NMN)显示出改善卵母细胞质量的潜力。未来需重点优化：

1. 激素组合的时序调控（如FSH:LH比例）

2. 细胞外基质(ECM)仿生材料开发

3. 卵母细胞生长实时监测技术

结论

虽然小鼠模型证实了体外卵泡重建的可行性，但大型哺乳动物应用仍面临重大挑战。突破方向应包括：建立延长卵泡存活期的培养系统、精确控制减数分裂能力获得过程，以及开发非侵入性的卵母细胞质量评估方法。该领域的进展将为生殖医学和珍稀动物保护提供革命性工具。