辅助生殖致小鼠印记基因表观突变及其发生机制研究

• 作 者: 齐圆晖
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 辅助生殖 印记丢失 Erk信号通路 跨代表观遗传 健康风险 动物模型

越来越多的证据表明，源于辅助生殖技术(ART)的孩子患贝克威思-威德曼综合征(BWS)和天使综合征(AS)等表观遗传相关疾病的风险比正常出生的孩子增高数倍。这些健康风险被认为或源于双亲的缺陷或因ART技术不完善所造成的表观遗传缺陷。为弄清ART对个体健康风险的影响及其作用机制，本论文以小鼠为动物模型，首先系统分析了早期胚胎对体外条件敏感的印记基因，发现体外受精(IVF)的胚胎其转录激活因子Plagl1在植入前发生了显著的印迹丢失。ART所致的印迹丢失发生在桑葚至囊胚期;胚胎植入后，在发育中期胎儿、胎盘、出生时胎盘及新生鼠脑组织都可检测到。这种印迹紊乱也存在于IVF成年鼠脑组织以及IVF雄鼠的大部分雄性后代及少部分雌性后代成年个体的脑组织中。IVF可致成年鼠的脑组织Plagl1印记基因表达异常;这种基因表达异常在IVF雄性鼠的后代脑组织也存在。采用全基因组高密度甲基化芯片技术，发现IVF致F1、F2成年雄性鼠脑组织数以百计基因的启动子区DNA甲基化水平改变，其中DNA甲基化水平降低比升高更为普遍。IVF致F1、F2代脑组织中多个调控脑发育与功能的重要印记基因的启动子区DNA甲基化水平紊乱，而且F1代发生的印迹丢失表现为转代传递现象。通过分析配子的Plagl1印迹状态，发现IVF所致的Plagl1印迹紊乱不存在于IVF鼠精子、卵子中。进一步的研究发现:IVF所致的Plagl1印记丢失源于早期胚胎Erk信号通路紊乱，因为抑制该信号通路可抑制此印迹丢失。　　我们的研究以小鼠为模型，首次揭示了ART可致印迹紊乱发生在IVF个体及其子代脑组织中，这种印迹紊乱源于不完善的体外条件所致的Erk信号通路异常激活;并显示了Plagl1可作为一个潜在的生物标志物用于优化ART培养条件，以降低ART新生儿的患胚胎源性疾病的风险。