马年刚启程

广东省第二人民医院

（以下简称“省二医”）

生殖医学中心就交出了“硬核成绩单”

5篇研究成果登上国际顶尖期刊

解析卵子质量下降和胚胎发育阻滞问题

为辅助生殖领域带来了全新希望

马年伊始，省二医生殖医学中心传来喜讯，该中心科研和临床人员有关卵子和早期胚胎发育调节研究取得重要突破，研究成果接连发表在EMBO Journal (2026)、Nature Communications (2026)、Science Advances (2026)和Nucleic Acids Research (2026a, 2026b)等国际知名期刊，5篇论文的第一作者单位和最后通讯作者单位均为省二医生殖医学中心。

卵子质量下降和胚胎发育阻滞是女性不孕、自然流产和出生缺陷的重要原因，是辅助生殖领域亟待解决的难题。造成这一问题的原因包括遗传缺陷和表观遗传因素。卵子体内最大的细胞，卵子发生过程中积累大量的母源mRNA和蛋白质，有序指导卵子成熟和早期胚胎发育，而卵子细胞质缺陷和非整倍性高发是造成女性不孕和出生缺陷的重要原因。受精后早期胚胎发育过程经历母源mRNA降解、基因组表观遗传重编程及合子基因组激活等关键事件。

省二医生殖医学中心在欧湘红主任和首席科学家孙青原研究员带领下，紧紧围绕这些关键科学问题开展研究，旨在揭示临床常见的不明原因卵子质量下降和胚胎发育阻滞的病因，力求服务于生殖医学临床需求。

揭示RNA G-四链体

在卵子发育及雌性生殖中的作用及机制

RNA G-四链体结构（rG4s）以一种非典型的RNA二级结构。卵子发育过程中大量合成和储存mRNA，这些母源mRNA在卵母细胞成熟和早期胚胎发育中选择性表达、储存和降解，为研究rG4s的功能提供了理想的模型。孙青原、欧湘红、孟铁刚、苏瑞宝合作在Nucleic Acids Research期刊上发表题为Ultra-low-input rG4-seq reveals the RNA G-quadruplex regulome in gene expression and genome integrity的研究论文，通过开发超微量单碱基分辨率ULI-rG4-seq技术，绘制了小鼠卵母细胞全转录组的RNA G-四链体的分布和功能图谱，揭示了rG4解旋酶DHX36通过双时相调控机制维持rG4结构稳态，赋予卵母细胞独特的RNA结构可塑性，通过控制转录延伸和基因组完整性，调节卵子成熟及质量，其失调导致卵子质量下降、卵巢早衰和雌性不孕。

通过建立纯合Dhx36基因敲入小鼠模型（Dhx36ki/ki）、卵母细胞特异基因敲除小鼠模型（Dhx36fl/fl;SKO），整合ULI-rG4-seq、DHX36 LACE-seq和Trim-away等技术，发现DHX36不是简单解旋酶，而是rG4稳态的"双时相守护者"，它既是rG4即时解旋因子，又是其长期维持者，揭示了维持RNA结构平衡的精密反馈机制。进一步机制研究揭示了DHX36依赖的rG4稳态维持→延伸因子适当表达→防止转录应激和R-loop形成→维护基因组完整性之间的关系。在生理水平上，DHX36缺失的小鼠卵子质量存在严重缺陷，大部分卵母细胞停滞在生发泡（GV）阶段，无法完成减数分裂成熟，丧失发育潜能。DHX36缺失也导致卵泡储备加速耗竭，呈现典型卵巢早衰（POF）表型，完全不孕。本研究揭示了RNA结构稳态与女性生殖健康的直接因果关系，不仅深化了对RNA调控的理解，也为理解卵巢早衰等生殖疾病发生提供了新视角，并为开发靶向RNA结构动态的治疗策略奠定了基础。

△DHX36通过调控rG4稳态控制转录延伸和基因组完整性的作用机制图

发现去泛素化调节卵母细胞

非整倍性发生新机制

与体细胞和雄性生殖细胞相比，卵子染色体非整倍性高发，这是导致女性不孕、自然流产或出生缺陷（例如唐氏综合征）的主要原因。染色体能否精确分离，是细胞分裂中遗传物质能否均匀分配给子细胞的关键，直接关系到基因组的稳定与遗传信息的精确传递。体细胞发生染色体分离错误，会增加癌变的风险；而在卵母细胞中，这类错误则会导致流产或子代先天缺陷。

欧湘红、孙青原、周长银、张雪等合作，在Science Advances发表题为Deubiquitinase USP8 regulates the spindle assembly checkpoint in oocytes的研究论文，揭示了去泛素化参与卵母细胞纺锤体组装检验点（SAC）调控，与卵母细胞非整倍性产生密切相关。

研究发现，去泛素化酶USP8缺失加速了卵母细胞减数分裂成熟进程，导致卵母细胞纺锤体组装与染色体排列异常、动粒微管连接缺陷，最终产生非整倍体卵子。USP8缺失不影响纺锤体组装检验点（SAC）蛋白BUBR1、MAD2以及CDC20蛋白水平，但SAC组分BUB3的表达显著降低。进一步观察发现USP8缺失不改变BUB3在卵母细胞前中期染色体动粒上的定位，但其定位信号强度显著下降。为了进一步确认表型，研究人员进行了功能挽救实验，在USP8缺失的卵母细胞中恢复BUB3的水平能挽救USP8缺失导致的卵母细胞减数分裂进程加速、纺锤体组装与染色体排列异常以及非整倍体等缺陷。

研究进一步发现USP8与BUB3相互作用以维持BUB3的蛋白稳定性。USP8通过与BUB3相互作用并对其去泛素化，阻止其经泛素-蛋白酶体途径降解，从而维持SAC活性，防止非整倍体卵子的产生。该研究不仅证实了去泛素化调控SAC以维持卵母细胞整倍性，而且阐明了USP8通过去泛素化稳定其底物BUB3以调控卵母细胞SAC的分子机制；USP8缺失导致SAC功能异常及非整倍性卵子的产生，这为理解女性不孕、自然流产和出生缺陷的病因提供了新的理论依据。

△去泛素化酶USP8缺失通过影响SAC功能造成卵子非整倍性机制示意图

绘制早期胚胎发育过程中m6Am和m6A修饰图谱，揭示m6A阅读器蛋白Ythdf1/2/3作用新机制

在早期胚胎发育过程中，终端分化的卵子通过受精形成具有全能性的合子，随后经历合子基因组激活（Zygotic genome activation, ZGA）及谱系分化，最终形成植入前胚胎。早期胚胎发育经历一系列表观遗传重编程及表观转录组的动态变化，这些变化都对ZGA具有重要调控作用，确保发育轨迹的精确性。RNA N6-甲基腺苷（m6A）是mRNA分子内部丰富度最高的修饰；N6, 2’-O-二甲基腺苷修饰 （m6Am）主要存在于第一个核苷酸为腺苷酸的RNA上，临近于RNA 5’帽子结构。m6A修饰能够被细胞质定位的m6A阅读器蛋白Ythdf1/2/3识别并促进转录本的降解或翻译。

欧湘红、孙青原、苏瑞宝等合作在The EMBO Journal杂志以长文形式报道了题为m6A reader Ythdf proteins control retrotransposon B2 repeat expression and safeguard early embryo development的研究论文，与发表在Nucleic Acids Research的The dynamic landscape and conserved regulation of the m6Am and m6A methylomes during the human and mouse oocyte-to-embryo transition论文一起，绘制了人和小鼠早期胚胎发育过程中m6Am和m6A修饰动态图谱，并聚焦于m6A阅读蛋白Ythdf1/2/3在早期胚胎发育过程中的分子作用机制，揭示“Ythdf1/2/3-SINE/B2-基因表达”调控轴对胚胎发育的重要作用。

首先研究团队开发了同时检测m6A和m6Am修饰位点的MeLACE-seq技术，绘制了人和小鼠早期胚胎m6A和m6Am修饰图谱。该技术相比于现有基于MeRIP的微量细胞检测m6A修饰的方法具有高敏感性及分辨率，能够检测到更多的m6Am修饰位点。研究发现人和小鼠的ZGA时期是m6A和m6Am修饰的重要节点，在该时期m6A和m6Am修饰都处于最低水平。与人和小鼠早期胚胎发育的转录组及翻译组联合分析发现，含有m6A和m6Am修饰的转录本具有更高的表达水平及翻译效率，且m6Am修饰比m6A修饰对基因表达和翻译具有更强的作用。这一规律在人和小鼠的胚胎发育过程中是保守的。但m6A和m6Am修饰对人和小鼠胚胎发育过程中母源RNA、次要ZGA RNA、主要ZGA RNA以及逆转座子RNA的表达及翻译的影响略有差异。有趣的是，在人的胚胎ZGA（4-8细胞）之前m6A和m6Am修饰对逆转座子RNA的表达影响都是正向的，ZGA时期是负向的；而在小鼠胚胎ZGA（晚期2细胞）之前，只有m6Am修饰对逆转座子RNA的表达影响是正向的，ZGA时期是负向的，而m6A修饰一直都是正向作用，这表明在人和小鼠母源-合子转换过程中表观转录m6A和m6Am修饰发挥重要且有区别的作用。

研究团队还发现，Ythdf1/2/3通过识别m6A修饰促进mRNA降解。当Ythdf1/2/3在合子期分别或者共同敲低或者敲除后，除了Ythdf1，其他都表现为囊胚形成率降低。而且，Ythdf1-3敲低后导致桑椹胚卵裂球增多，母源RNA清除受阻、ZGA基因及2细胞标记基因的表达上调，p53信号通路相关基因表达下调，但不影响谱系分化相关基因的表达变化。当Ythdf1-3敲低并使用STM2457抑制m6A核心修饰酶Mettl3活性后，胚胎发育率显著提高，表明Ythdf1-3缺失导致的胚胎发育表型依赖于m6A修饰。为了解析Ythdf1/2/3蛋白的功能，研究团队利用LACE-seq技术鉴定Ythdf1/2/3蛋白的直接靶标RNA，并联合转录组数据（Ythdf1/2/3敲降后抑制Pol Ⅱ转录活性），揭示Ythdf1/2/3均可促进母源RNA及4-8细胞胚胎转录激活RNA的降解。

研究进一步揭示，Ythdf1/2/3通过识别m6A修饰促进逆转座子SINE/B2 RNA降解，这对胚胎发育至关重要。SINE/B2通过反式及顺式作用抑制Pol Ⅱ转录活性。Ythdf1-3敲低后B2 RNA丰度上升，过量累积的B2 RNA能够进一步抑制Pol Ⅱ转录，导致这些基因的表达下调；而Ythdf1-3敲低后表达上调的基因主要是稳定性增加而非Pol Ⅱ转录活性增强。利用CUT&Tag证明，Ythdf1-3敲低后转录SINE/B2的Pol Ⅲ转录活性下调，进而影响SINE/B2位点附近的Pol Ⅱ转录活性下降。因此，Ythdf1-3敲低后SINE/B2能够通过反式及顺式作用方式抑制Pol Ⅱ转录。

总之，研究团队系列报道了人和小鼠早期胚胎m6Am和m6A图谱，揭示其动态特征规律；针对m6A阅读器蛋白Ythdf1/2/3的功能机制进行研究，发现Ythdf1/2/3通过识别B2 RNA上的m6A修饰调控B2 RNA表达，而SINE/B2 通过反式和顺式作用调控下游基因表达，该调控轴对胚胎发育具有关键作用。

△m6A阅读器蛋白Ythdf1/2/3在早期胚胎发育过程中的分子作用机制

欧湘红教授和孙青原教授为两篇论文的共同通讯作者，苏瑞宝副研究员为两篇论文的第一兼共同通讯作者，中科院自动化所博士生杜宗昌为两篇论文的共同第一作者。蚌埠医科大学第一附属医院高迪副研究员、省二医院孟铁刚研究员、博士后李超为 The EMBO Journal 论文共同第一作者。省二医院李森副研究员和广州医科大学第三附属医院刘寒艳博士为Nucleic Acids Research论文共同第一作者。

首次揭示母体肥胖通过影响过氧化物酶体介导的磷脂-甲基解偶联,干扰早期胚胎表观遗传重编程和合子基因组激活

女性肥胖是导致不孕不育和不良妊娠结局的主要原因之一。若卵子发生和早期胚胎发育等关键发育窗口期暴露于代谢紊乱环境，不仅会干扰正常发育，还会增加后代罹患代谢疾病的风险。卵母细胞依赖母源储存因子来调控表观遗传重编程、mRNA降解和合子基因组激活（ZGA）等胚胎发育关键过程。代谢环境改变或环境压力可导致上述过程异常和早期胚胎发育阻滞。尽管环境氧化应激和线粒体功能障碍在肥胖相关的发育阻滞中的作用已有相关报导，但母体肥胖引起的内源性脂质代谢紊乱本身对胚胎发育的影响机制，尤其是对母源-合子过渡（MZT）期表观遗传重塑的影响，在很大程度上仍是未解之谜。

欧湘红/罗世明/孙青原团队联合中国科学院动物研究所黄仕强团队在Nature Communications发表题为Maternal obesity disrupts epigenetic reprogramming via peroxisomal-dependent phospholipid-methyl uncoupling during zygotic genome activation的研究论文，阐释了内源性脂代谢对合子基因组激活的重要作用及机制。通过微量代谢组学及痕量代谢组学，揭示了从卵母细胞至2-细胞胚胎内源性脂质代谢的动态变化；利用高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型，揭示过氧化物酶体在早期胚胎内源性脂质重塑和ZGA中的重要功能，并进一步发现磷脂—甲基代谢与表观修饰的耦联在MZT中发挥重要作用。

过氧化物酶体作为细胞内脂质代谢的调节感受器，可以通过β-氧化缩短极长链脂肪酸（VLCFA），为细胞生长和各种信号通路提供底物，并在维持细胞脂质稳态中发挥重要作用。本研究发现肥胖小鼠的卵母细胞中储存VLCFA减少；而在早期胚胎时期，PTS1介导的过氧化物酶体基质蛋白——酰基辅酶A氧化酶1（ACOX1，过氧化物酶体β氧化第一步限速酶）导入过氧化物酶体的过程受损。正常情况下，过氧化物酶体的β-氧化会将卵母细胞中储存的VLCFA缩短为中长链脂肪酸，为甘油三酯和磷脂的合成重塑提供底物，上述卵母细胞内源性脂质存储异常及过氧化酶体功能障碍，使小鼠胚胎ZGA期间甘油三酯的合成减少。此外，磷脂酰乙醇胺（PE）甲基化生成磷脂酰胆碱（PC）阻碍使细胞内甲基水平升高，并导致H3K4me3组蛋白擦除异常，影响合子基因组转录激活。

挽救实验表明，补充饱和脂肪酸或过表达磷脂酰乙醇胺N-甲基转移酶（PEMT），可以促进甘油三脂合成、PE甲基化合成PC消耗甲基供体，进而促进H3K4me3擦除，启动合子基因组激活，并挽救胚胎发育。本研究进一步确立了过氧化物酶体β-氧化作为ZGA期脂质代谢-表观遗传连接枢纽，揭示了肥胖导致胚胎发育障碍背后的内源性脂质代谢紊乱机制，为改善代谢紊乱女性患者的生育力提供了新的切入点。

△肥胖导致内源性脂代谢异常，造成合子基因组激活失败和胚胎发育阻滞

广东省第二人民医院研究生张晓郭卉、杨琳俐、冯偕、张玉伟，中山大学第一附属医院黄孙兴教授为论文共同第一作者。广东省第二人民医院欧湘红教授、罗世明、孙青原研究员和中国科学院动物研究所黄仕强研究员为共同通讯作者。