母源激活素A（activin A）在着床前小鼠胚胎发育中的作用被重新审视：母源敲除与ddPCR分析揭示新见解

本研究针对长期以来关于激活素A（activin A）在小鼠着床前胚胎中表达与功能的争议，通过母源/合子双重敲除模型结合高灵敏度ddPCR技术，揭示了母源激活素A通过调控线粒体活性影响胚胎发育动力学，但合子源性Inhba mRNA在着床前阶段实际缺失。研究挑战了传统认知，为早期胚胎发育调控机制提供了新视角。

　　

在哺乳动物早期胚胎发育领域，激活素A（activin A）作为TGFβ超家族成员，长期被认为存在于卵母细胞和着床前胚胎中，但其具体功能存在诸多矛盾。既往研究通过免疫荧光和RT-PCR检测到Inhba（编码激活素A的基因）的表达波动，而转录组数据却显示其表达量极低甚至缺失。更令人困惑的是，合子敲除小鼠胚胎能正常发育至囊胚期，这被推测可能是母源蛋白的补偿作用所致。这种认知分歧凸显了领域内对激活素A在着床前阶段表达模式和功能机制的认知存在重大空白。

为解决这一争议，波兰华沙大学生物系发育生物学与生物医学研究所（Department of Embryology, Institute of Developmental Biology and Biomedical Sciences, Faculty of Biology, University of Warsaw）的Eliza Winek团队设计了一套精密的遗传学实验。研究人员通过CRISPR/Cas9构建了母源特异性敲除（m-KO）和母源/合子双重敲除（mz-KO）小鼠模型，结合时间动态成像和高灵敏度ddPCR技术，系统评估了激活素A缺失对胚胎发育的影响。论文发表在《Biology of Reproduction》上的这项研究，首次证实母源激活素A通过调控卵母细胞线粒体功能影响胚胎分裂节奏，但合子基因组实际上并不表达Inhba，这一发现颠覆了长达三十年的传统认知。

关键技术方法包括：1）Zp3-Cre/LoxP系统实现卵母细胞特异性基因敲除；2）时间动态成像记录胚胎发育参数（tNEBD、cc3等）；3）ddPCR定量低丰度Inhba转录本；4）JC-1染色评估线粒体膜电位（ΔΨm）；5）免疫荧光标记囊胚细胞谱系（CDX2/SOX17/SOX2）。

研究结果

Mouse model

通过交叉携带Inhba-KO、Inhba-LoxP和Zp3-Cre的小鼠品系，成功获得m-KO和mz-KO胚胎。ELISA证实mz-KO胚胎完全缺失激活素A蛋白，且出生后表现为典型的无胡须表型，验证了模型可靠性。

The lack of maternal activin A does not impair the oocyte in vitro maturation process

意外发现母源激活素A缺失反而提高卵母细胞体外成熟率（69.01% vs 38.12%），但纺锤体形态和染色体排列无异常，提示其非减数分裂必需因子。

Maternal and maternal/zygotic Inhba knockout embryos display retarded preimplantation development

时间动态分析显示m-KO胚胎在第三细胞周期（cc3）延长1.5小时，分裂同步性（s3）降低，但最终囊胚形成率和细胞谱系分化（EPI/PE/TE）与对照组无差异。mz-KO胚胎仅额外表现出第二细胞周期（cc2）延迟，证实合子源性激活素A并非发育必需。

Maternal activin A deficiency affects mitochondrial activity in MII oocytes

JC-1染色揭示m-KO卵母细胞的线粒体膜电位（ΔΨm）降低50%（红/绿荧光比0.498 vs 0.947），这可能是胚胎分裂延迟的能量代谢基础。

Mouse preimplantation embryos lack zygotically produced activin A

ddPCR检测显示：1）卵丘细胞含50560个Inhba转录本，但裸卵母细胞仅18.4个；2）合子阶段后完全检测不到Inhba mRNA；3）Inhbb（激活素B）在所有阶段均未检出。该结果解释了为何合子敲除无表型。

讨论与意义

这项研究通过多维度实验证实：1）母源激活素A通过维持卵母细胞线粒体功能调控胚胎分裂节奏，但不影响发育结局；2）合子基因组在着床前阶段实际不表达Inhba，既往阳性结果可能源于卵丘细胞污染或检测方法灵敏度不足；3）激活素A对卵母细胞成熟的作用存在物种特异性，小鼠中表现为非必需但可能具有调控作用。

该研究不仅解决了领域内长期争议，还为胚胎发育能量代谢调控提供了新视角。发现合子阶段不表达Inhba的结论，将促使重新评估TGFβ信号通路在早期胚胎中的作用机制。技术层面，ddPCR在低丰度转录本检测中的优势得到充分体现，为类似研究树立了方法学标杆。未来研究可进一步探索母源激活素A调控线粒体活性的分子途径，及其与胚胎发育时序控制的关联。