纺锤体组装检查点介导胚胎染色体嵌合自我校正机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81860272
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    34.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0414.早期胚胎发育
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Mosaic chromosomal composition is common during preimplantation development of human embryos. A part of mosaic embryos are of the capacity to develop euploidy embryos and give live births, indicating potential self-correction mechanism in embryogenesis. Our previous study on peri-blastocyst cells which were not compacted with the main cell mass of the embryo at morula stage suggested clonal depletion is a significant mechanism for embryo correction of mosaicism. The spindle assembly checkpoint (SAC) plays a vital role in chromosomal segregation and cell division. Recent research revealed that mitotic spindle disruption can activate SAC and induce apoptosis (clonal depletion). However, the mechanism and molecular basis are unclear. The current study is aiming at discover the molecular mechanism of embryo self-correction from the aspect of clinical retrospective analysis, cell line model, and animal model: retrospective study on clinical pregnancy outcomes and chromosomal composition of fetal cells or tissue derived from mosaic embryos to validate the association between mosaicism and reproduction outcomes, as well as elucidate the frequency and spectrum of mosaic chromosomes in human embryos; research through artificial mosaic cell lines to unravel the basis in regulating proliferation and apoptosis of aneuploidy cells and dynamics of mosaic ratio by the SAC pathway; and establishment of mouse mosaic embryo model and clonal embryo model derived from single blastomeres to discover the molecular mechanism and cellular basis that the SAC pathway induce embryo self-correction by postponing the metaphase-anaphase transition of aneuploidy cells and inducing their arrest/apoptosis. This study is expected to renew the current understanding of mosaic embryos and their potential, and further, to provide theoretical basis and new insight into human embryo development and embryo assessment and selection in assisted reproduction.
染色体嵌合是人类胚胎发育过程中的普遍现象。部分嵌合体胚胎可发育为整倍体并活产,提示发育过程中存在嵌合校正机制。前期对嚢胚腔外细胞的研究提示克隆耗竭可能是嵌合校正的重要机制。纺锤体组装检查点(SAC)是控制染色体分离和细胞分裂的重要保障。最新研究证实纺锤体扰乱可激活SAC介导异常细胞凋亡(克隆耗竭),但其分子机制不明。本项目拟从临床回顾性分析、细胞模型、动物胚胎模型三个层面开展研究:通过临床回顾性分析明确人类胚胎嵌合体的频谱及嵌合体胚胎的发育潜能和妊娠结局;通过嵌合细胞模型,阐明SAC调控非整倍体细胞增殖与凋亡及染色体嵌合比例动态变化的分子基础;构建嵌合小鼠胚胎模型及单细胞克隆胚胎模型,阐明SAC通过延迟非整倍体细胞分裂中期-后期转换并诱导其阻滞/凋亡以校正胚胎嵌合的分子机制和细胞学基础。本研究有望革新对嵌合体胚胎发育的现有认识,为理解人类个体发育及辅助生殖胚胎潜能评估提供理论依据和新思路。

结项摘要

染色体嵌合是人类胚胎发育过程中的普遍现象。部分嵌合体胚胎可发育为整倍体并活产,提示发育过程中存在嵌合校正机制。我们前期对未能完成致密化的嚢胚腔外细胞研究提示克隆耗竭可能是嵌合校正的重要机制。纺锤体组装检查点(SAC)是控制染色体分离和细胞分裂的重要保障。最新研究证实纺锤体扰乱可激活SAC介导异常细胞凋亡(克隆耗竭),但其分子机制不明。本项目从临床回顾性分析、细胞模型、动物胚胎模型三个层面开展研究。通过临床回顾性分析,明确人类胚胎嵌合体的频谱及嵌合体胚胎的发育潜能和妊娠结局,胚胎嵌合体可累及全染色体组中的任何染色体,各染色体间未见显著差异,与整倍体胚胎相比,嵌合体胚胎的植入率、临床妊娠率、持续妊娠/活产率显著降低,流产率显著升高。通过染色体嵌合组织和嵌合细胞模型研究,探明SAC调控非整倍体细胞增殖与凋亡及染色体嵌合比例动态变化的关键因子及其表达差异与互作网络模式。SAC通路中TPR、USP44、DYNC1LI1、MAD2L1BP等基因在不同代次和不同染色体嵌合比例细胞系中差异表达提示其可能参与调控非整倍体细胞增殖与凋亡,且SAC通路可能与细胞自噬、细胞周期、细胞骨架和线粒体动态等相关生物过程协同作用。构建染色体嵌合小鼠胚胎模型,通过胚胎单细胞基因组与转录组并行测序及胚胎免疫荧光分析,从单细胞水平上验证SAC通路中Tpr、Dync1li1、Mad2l1bp等基因在整倍体与非整倍体细胞间的差异表达模式和调控网络,提示SAC可能通过延迟非整倍体细胞分裂中期-后期转换并诱导其阻滞/凋亡以校正胚胎染色体嵌合。本项目初步阐明了胚胎早期发育过程中染色体非整倍体嵌合的潜在校正机制,为深入研究早期胚胎核质动态精细调控机制及多组学互作网络奠定基础,有助于革新我们对染色体嵌合体胚胎发育的现有认识,深入理解人类生殖和个体发育过程,为全面评估胚胎发育潜能以改善辅助生殖临床妊娠结局提供理论依据和新思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Case report: A novel heterozygous synonymous variant in deep exon region of NIPBL gene generating a non-canonical splice donor in a patient with cornelia de lange syndrome.
病例报告:NIPBL 基因深部外显子区域的新型杂合同义变异在 Cornelia de Lange 综合征患者中产生非规范剪接供体
  • DOI:
    10.3389/fgene.2022.1056127
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
  • 通讯作者:
Semiconductor Sequencing for Preimplantation Genetic Testing for Aneuploidy
用于非整倍体植入前基因检测的半导体测序
  • DOI:
    10.3791/59273
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Gui, Baoheng;Zhang, Yingxin;Choy, Kwong Wai
  • 通讯作者:
    Choy, Kwong Wai
A Robust Polymerase Chain Reaction-based Assay for Quantifying Cytosine-guanine-guanine Trinucleotide Repeats in Fragile X Mental Retardation-1 Gene
一种基于聚合酶链式反应的稳健测定法,用于定量脆性 X 智力低下 1 基因中的胞嘧啶-鸟嘌呤-鸟嘌呤三核苷酸重复
  • DOI:
    10.3791/59963
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Wang Huilin;Zhu Xiaofan;Gui Baoheng;Cheung Wan Chee;Shi Mengmeng;Yang Zhenjun;Kwok Ka Yin;Lim Ricky;Pietila Sanna;Zhu Yuanfang;Choy Kwong Wai
  • 通讯作者:
    Choy Kwong Wai
Heterozygous Recurrent Mutations Inducing Dysfunction of ROR2 Gene in Patients With Short Stature.
杂合性复发突变导致身材矮小患者 ROR2 基因功能障碍
  • DOI:
    10.3389/fcell.2021.661747
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Gui B;Yu C;Li X;Zhao S;Zhao H;Yan Z;Cheng X;Lin J;Zheng H;Shao J;Zhao Z;Zhao L;Niu Y;Zhao Z;Wang H;Xie B;Wei X;Gui C;Li C;Chen S;Wang Y;Song Y;Gong C;Zhang TJ;Fan X;Wu Z;Chen Y;Wu N
  • 通讯作者:
    Wu N
New insights into 5α-reductase type 2 deficiency based on a multi-centre study: regional distribution and genotype-phenotype profiling of SRD5A2 in 190 Chinese patients
基于多中心研究对 5α-还原酶 2 型缺乏症的新见解:190 名中国患者中 SRD5A2 的区域分布和基因型-表型分析
  • DOI:
    10.1136/jmedgenet-2018-105915
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEDICAL GENETICS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Gui, Baoheng;Song, Yanning;Gong, Chunxiu
  • 通讯作者:
    Gong, Chunxiu

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其他文献

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SRD5A2基因亚效等位单体型影响5α-RD2缺乏症表型差异的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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