利用动物模型研究人透明带蛋白ZP1突变在透明带发生缺陷过程中的作用

The zona pellucida plays vital roles during oogenesis, fertilization, and preimplantation development. Anomaly of zona pellucida often leads to fertilization failure or abnormal fertilization. However, the study on the genetic background of abnormal human zona pellucida is still very deficient. We revealed a novel missense mutation in Zp1 gene from a patient with zona pellucida defect of all oocytes. A healthy girl was born after assisted reproductive technology treatment in our reproductive medicine center. The ZP1 mutant mice, which were obtained by the CRISPR/Cas9 gene editing technology, reflect some effect of this mutation on the formation and function of mouse zona pellucida. However, there are major differences in the zona pellucida occurrence and function of ZP1 gene between mouse and human. Therefore, it is the best choice to study the role and function of Zp1 gene in the process of human zona pellucida formation by using nonhuman primate model. This project intends to use the mouse and cynomolgus monkeys as animal models by crispr/cas9 gene editing technology to explore the function of human Zp1 gene in the zona pellucida formation and fertilization. It will provide an experimental basis of understanding ZP1 function and improving clinical treatment on patients with abnormal zona pellucida...

透明带在人的卵子发生、受精和胚胎植入前发育过程中起到关键的作用，透明带异常经常会导致受精失败或者异常受精，但人们对人透明带异常的基因背景的研究尚非常欠缺。申请人在一类透明带异常的患者中发现卵子透明带缺损患者的Zp1基因存在一个错义突变，并通过辅助生殖技术使她得到了正常的后代。我们通过CRISPR/Cas9基因编辑技术得到的ZP1突变小鼠在一定程度上反映了这个突变对小鼠透明带形成和功能的影响，但小鼠和人的ZP1蛋白在透明带发生和功能上存着较大种属差异，因此利用非人灵长类模型来研究Zp1基因在人透明带发生过程中的作用和功能成为最佳选择。本项目拟利用小鼠和食蟹猴作为动物模型，通过CRISPR/Cas9靶向基因编辑技术建立Zp1基因缺失/突变的模型来研究Zp1在透明带发生和受精过程中的作用和功能，以期为临床诊断透明带异常导致的不孕不育及改善此类患者的辅助生殖治疗结局提供实验研究基础。

透明带在人的卵子发生、受精和胚胎植入前发育过程中起到关键的作用，透明带异常经常会导致受精失败或者异常受精，但人们对人透明带异常的基因背景的研究尚非常欠缺。我们在一类透明带异常的患者中发现卵子透明带缺损患者的zp1基因存在一个错义突变，并通过辅助生殖技术使她得到了正常的后代。我们利用小鼠和食蟹猴作为动物模型，通过CRISPR/Cas9靶向基因编辑技术建立zp1基因缺失/突变的模型来研究Zp1在透明带发生和受精过程中的作用和功能，以期为临床诊断透明带异常导致的不孕不育及改善此类患者的辅助生殖治疗结局提供实验研究基础。.通过在小鼠模型上模拟患者的点突变，无论在杂合小鼠和纯合突变的小鼠中，均不影响小鼠的生育能力，透明带的结构没有发生明显变化。在接下来的研究中，我们通过CRISPR/Cas9靶向基因编辑技术在食蟹猴的胚胎中对整个zp1基因进行了基因编辑，得到了两只基因突变的食蟹猴，雌性和雄性各一只。通过对突变的位点进行分析，我们发现两只突变猴均存在明显的基因突变和三种基因型的状态，其生长发育的数据与对照组没有差异。本项目得到的基因突变食蟹猴是第一次在灵长类模型中对卵子发生过程中关键基因进行直接突变的研究，对了解卵子发生过程中透明带的生成机制和对卵子的影响具有重大的研究意义。.本研究存在部分的不确定性。ZP1基因只在雌性食蟹猴中表达，在生殖细胞中是否存在嵌合等情况均会对本研究造成一定的影响。由于本项目中得到的突变食蟹猴还没有到达性成熟的年龄，下一步的关于ZP1蛋白在卵子发生机制和胚胎发育方面的研究我们将在其到达性成熟后进一步研究。