Cofilin1在人囊胚形成中的功能及机制研究

The first success of assisted reproductive technology was reported in 1978, and great improvement of related technologies has been achieved thereafter. But the occurrence of high order multiple gestations and low implatation rate remain unresolved. Blastocyst culture and elective single embryo transfer are regarded as the best way to diminish the incidence of multiple gestations. Considering the successs rate of blastocyst culture is as low as 50%,and the molecular mechanism of blastocyst development is lacking,more research is required for the operation of single embryo transfer. In our early research, we discovered that the decrease of actin-severing protein cofilin1 play an important role on mouse embryo compaction and consequently blastocyst development, which may take part in polarity establishment and embryo differentiation. So we intend to explore the expression pattern of cofilin1 during human embryo development and its function and mechanism in polarity establishment,along with cofilin1 expression in arrested embryos in order to explore the possibility of cofilin1 as marker of blastocyst culture and quality.

人类辅助生殖技术自1978年首次成功以来各类衍生技术已取得突破性进展，但较高的多胎妊娠率和低种植率仍是目前亟待解决的突出问题。囊胚培养和选择性单胚胎移植是目前公认的解决这一难题的可行方法。然而，人类囊胚培养只能获得约50%的囊胚形成率，并且有关囊胚形成的分子机制的研究仍比较少，缺乏对这一重要发育事件的系统和深入的探索，限制了选择性单胚胎移植的进一步发展。申请者在前期工作中发现肌动蛋白结合蛋白cofilin1在小鼠胚胎致密化阶段的下调对囊胚形成有决定性作用，提示cofilin1参与了卵裂球的极性建立和胚胎分化。本研究拟以人类胚胎为模型，采用多种研究手段，在分子、亚细胞及细胞等不同层面，深入探讨cofilin1在人类囊胚形成中发挥的作用及分子机制，探讨其作为囊胚形成及囊胚质量标志分子的可行性，为提高人类囊胚形成率和囊胚质量提供理论基础，有效地推动单胚胎移植的临床应用。

囊胚培养和选择性单胚胎移植是目前辅助生殖领域一项新兴并且重要的技术，然而人类囊胚培养只能获得约50%的囊胚形成率，并且有关囊胚形成的分子机制的研究仍比较少，限制了选择性单胚胎移植的进一步发展。研究者的前期工作发现cofilin1蛋白的表达下调能够启动细胞接触和融合的过程，在致密化及囊胚形成中发挥作用，而cofilin1的持续表达干扰了细胞骨架结构的重构进而影响了细胞接触和极性的建立，最终导致胚胎致密化失败。本项目则重点研究cofilin1蛋白在人胚胎的致密化过程的表达与功能，通过免疫荧光和Confocal共聚焦扫描技术观察到cofilin1在细胞膜下方区域表达，桑葚胚和囊胚时期表达下调。realtime PCR结果提示在8-10细胞时期，胚胎的cofilin1表达显著下降，并且在桑葚胚和囊胚时期维持低表达水平。这与我们前期在小鼠胚胎的实验结果一致，提示cofilin1的下调可能参与了胚胎的致密化过程。功能研究方面，建立了电转染方法将小片段RNA转染进入胚胎细胞，已得到荧光最强、胚胎损伤最小的电转条件，完成部分胚胎的电转与培养，目前仍在进行胚胎收集以扩大样本量继续实验观察。建立干细胞模型模拟胚胎致密化过程研究信号通路，已经建立了稳定传代的人胚胎干细胞系，完成了hESC传代时细胞贴壁的动态变化观察，正在进行hESC细胞中cofilin1细胞通路的工作。本项目研究以致密化发育作为研究切入点，探讨cofilin1在人类囊胚形成中的作用及分子机制，为理解卵裂球极性建立和胚胎分化提供新思路，为提高人类囊胚形成率和囊胚质量提供理论基础，将有效地推动单胚胎移植的临床应用。