MenSCs线粒体移植改善高龄小鼠卵母细胞质量及生殖力的实验研究

Mitochondrial dysfunction is an important cause of failed oocyte fertilization and embryo development.Previous studies have showed that mitochondrial supplement is a possible strategy for improving oocyte quality.Menstrual blood-derived mesenchymal stem cells (MenSCs） come from endometrium in human and mouse,and it can be directly separated from women's menstrual blood.This project innovatively proposed that use MenSCs as a mitochondrial donor,exploring the effects of MenSCs mitochondrial transfer on oocyte quality and infertility in aged mice. Meanwhile,we attempt to co-culture MenSCs and GV oocytes by 3D live cell printing technology,aiming to explore the possibility of noninvasive mitochondrial transplantation.The applicant has published "Transfer of autologous mitochondria from ADSCs rescues oocyte quality and infertility in aged mice"in Aging-US magazine (IF:5.240), and by the hospital ethics committee approval,we have obtained the first ADSCs mitochondrial transplantation human embryo in the world.Therefore,this project was designed to explore the feasibility of MenSCs as a mitochondria donor, aiming to provide a promising strategy and fundamental basis for the treatment of low fertility or infertility in elder women.

线粒体功能不全是卵母细胞受精与胚胎发育障碍的重要原因,通过线粒体补充能够提高卵母细胞及胚胎质量。子宫内膜间充质干细胞（MenSCs）来源于人和小鼠子宫内膜，且人MenSCs可直接从女性经血中分离，便捷无创。本项目创新性的提出使用小鼠MenSCs作为线粒体移植供体，研究MenSCs线粒体移植对高龄小鼠卵母细胞质量及生殖力的影响。同时，采用3D活细胞打印技术，将MenSCs与GV期卵母细胞共培养，初步探索GV期卵母细胞无创线粒体移植的可能性。申请人已在Aging-US杂志(IF:5.240)发表自体脂肪间充质干细胞（ADSCs）线粒体移植改善高龄小鼠卵母细胞质量相关文章,所在研究组已获得世界首枚ADSCs线粒体移植的人类胚胎。本项目的开展拟为自体MenSCs线粒体移植改善高龄女性体外受精-胚胎移植临床结局提供理论基础，具有重要转化研究价值。

线粒体功能不全是卵母细胞受精与胚胎发育障碍的重要原因,通过线粒体补充能够提高卵母细胞及胚胎质量。已有研究显示：通过自体卵巢干细胞、脂肪干细胞、骨髓干细胞等线粒体移植均能够改善高龄卵母细胞质量，但此类干细胞的获取需患者进行手术或骨髓动员等操作，对患者具有一定损伤。因此，找到合适的治疗供体是我们亟待解决的关键问题。子宫内膜间充质干细胞（MenSCs）来源于人和小鼠子宫内膜，具有较强的增殖能力及多向分化潜能，且人MenSCs可直接从女性经血中分离，便捷无创。本项目创新性的提出使用MenSCs作为治疗供体，分离、培养、鉴定高龄小鼠MenSCs，比对子宫内膜干细胞与子宫基质细胞线粒体功能，结果显示：MenSCs线粒体膜电位、活性氧含量均优于基质细胞。提取MenSCs线粒体，利用显微注射技术注射高龄小鼠卵母细胞，结果显示：注射后卵母细胞mtDNA拷贝数显著提高，纺锤体形态明显改善。同时，制备线粒体悬液、线粒体3D凝胶和干细胞3D凝胶，分别注射或孵育高龄小鼠卵巢。结果显示：经干细胞3D凝胶孵育后，在受体小鼠卵巢内部可以检测到MenSCs，且HE染色发现受体卵巢经MenSCs或线粒体处理后，卵泡状态在一定程度上有所恢复，进一步RNA-seq分析表明，与对照相比，处理组卵巢的线粒体功能相关基因如mt-Atp8、mt-Co2、mt-Nd3、mt-Nd4l 等表达上调，该过程可能通过促进线粒体功能来实现。本项目的开展将为自体MenSCs线粒体治疗改善高龄女性生育能力提供理论基础，具有重要转化研究价值。