重大發現：科學家破解哺乳動物卵細胞休眠原因，助推生殖醫學發展

雌性哺乳動物一出生就具備卵細胞，但此時的卵細胞數量有限，大多數都處於休眠狀態，之後才會逐漸成熟，以確保長時間的生育能力。

這種休眠狀態是如何達到並維持的，一直籠罩在神秘之中。

日本九州大學幹細胞生物學和醫學系的研究人員最近接連發表兩篇高水平論文，發現了小鼠體內製造這種休眠卵細胞所需的幾種條件，為進一步理解和發展生殖生物學和醫學提供了有用的見解。

這項跨越兩篇論文的研究從兩個不同的角度研究了這個問題：如何從小鼠幹細胞創造休眠的卵細胞，以及如何在小鼠卵巢中維持休眠狀態。

儘管科學家們早已能夠從老鼠幹細胞中創造出卵細胞，但實驗室創造的卵細胞在快速進入休眠狀態後即開始成熟，而最初誘髮長期休眠狀態的條件還不清楚。

研究人員比較了小鼠卵細胞和實驗室培養的卵細胞在不同階段存在的各種化學物質差異，發現小鼠的卵細胞暴露在氧氣減少環境中，同時還擁有一個FOXO3蛋白水平增加。

通過限制氧氣進入卵細胞，同時增加FOXO3的含量，研究人員從活老鼠體內獲得了與休眠狀態非常相似的卵細胞。這是迄今為止最接近的一次，在實驗室中從幹細胞發育而來的卵細胞與自然界中發現的卵細胞相似。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Credit: So Shimamoto, Kyushu University

圖：胚胎幹細胞中產生的再生小鼠卵巢中的卵細胞被處理成綠色。研究人員通過限制氧氣和增加FOXO3蛋白的含量，獲得了休眠的卵細胞，這種細胞比正在生長的較大的卵細胞要小得多。如果沒有這樣的條件，在實驗室中產生的卵細胞會迅速進入休眠狀態並成熟。

與此同時，研究人員也在研究如何通過將處於不同發育階段的小鼠卵巢移植到成年小鼠體內來維持這種休眠狀態，並比較保留了休眠卵細胞的卵巢與未保留休眠卵細胞的卵巢之間的差異。

研究發現處於休眠狀態的卵細胞被更密集的細胞外基質(細胞間的分子網路)包圍，這可能會對休眠的卵細胞進行機械壓縮。

對卵巢進行額外治療以破壞細胞外基質並減輕壓迫，卵細胞顯示出脫離休眠狀態的跡象。此外，對這些處理過的卵巢施加壓力，卵細胞表現出回到休眠狀態的特徵。

這些觀察結果支持壓力是卵細胞休眠的一個因素，同時，科研人員驚訝地發現，在顯微鏡下觀察，一些卵細胞的細胞核也在旋轉。細胞核的這種旋轉，儲存著細胞的遺傳物質，似乎也在休眠狀態中發揮了作用。因為壓縮細胞誘導細胞核的旋轉，如同時用一種化學物質來抑制細胞的旋轉，即使在壓縮下，也會導致成熟的跡象。

通過採用多種方法，在更好地理解生殖的這一關鍵方面取得了進展，但這些結果表明，許多因素共同發揮了作用，現在研究可能還只是觸及了皮毛。希望通過這項研究獲得的知識和持續的研究有助於未來生殖醫學的發展。

參考資料：

1. Mechanical stress accompanied with nuclear rotation is involved in the dormant state of mouse oocytes

2. Hypoxia induces the dormant state in oocytes through expression of Foxo3

3. Researchers unlocking keys to longevity of egg cell supply in mammals

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