什么因素造成了生殖细胞质量下降？

随着生育力低下人群日益增多，疑难杂症日益庞杂，现有辅助生殖医学诊疗手段面临着理论和技术瓶颈，关键问题是目前人类对自身生殖细胞发育调控的机制缺乏系统了解，其中对表观遗传调控生殖细胞发育的分子机制知之甚少，造成生育力低下相关机制研究缺少基线数据，辅助生殖医疗技术的改革创新缺少理论支撑。

研究团队在生殖医学临床工作中，发现多囊卵巢综合征患者体内性激素水平的改变与其生殖细胞质量下降密切相关，利用小鼠模型进行研究，发现体内高水平脱氢表雄酮可引起卵细胞质量的损伤，而二甲双胍治疗可以减轻损伤，提示体内高雄激素环境可造成卵母细胞质量的可逆性改变，但是具体机制尚未阐明，初步推测高浓度脱氢表雄酮可能引起了卵母细胞的表观遗传学改变，这为进一步深入研究生育力低下的表观遗传学机制提供参考依据。

在生殖医学辅助生殖技术实验室工作中，植入前胚胎遗传学诊断技术（PGD）是一种结合辅助生殖技术对体外培养的胚胎进行活检、遗传分析，挑选正常胚胎进行移植的技术，可以实现孕前对胚胎进行遗传疾病的诊断，减少常规孕中期产前诊断发现异常而引产的痛苦。为了明确胚胎早期发育过程的遗传稳定性，提供PGD 技术的临床实施依据，课题组对同一枚受精卵发育的胚胎，先后在第3天卵裂期活检及第5~7天囊胚期活检，进行遗传学的比较分析，证实胚胎在早期发育阶段遗传相对稳定，其中囊胚期遗传特征更能代表胚胎后期发育潜能。

另外， 卵母细胞体外成熟和冷冻保存技术也是针对卵母细胞所实施的体外干预措施，常规用于女性生育力的保护保存，但是其表观遗传安全性有待系统评估，是否会造成生殖细胞质量下降一直备受争议。团队在基因组DNA总体甲基化层面，利用小鼠模型探讨分析未成熟卵母细胞冷冻复苏体外成熟后的卵母细胞与体内成熟的卵母细胞的全DNA总体甲基化水平，发现两者的DNA总甲基化水平没有差异，说明未成熟卵母细胞的冷冻保存对其后续成熟过程中DNA甲基化过程没有显著影响。

生殖细胞发育的表观遗传规律是什么？

基因组DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰方式，是调控细胞分化发育过程中基因表达的主要机制之一，它并不改变基因序列，但是可以遗传给后代，容易受外界环境的影响而发生改变，在胚胎发育、干细胞分化、癌症发生等方面发挥着重要的作用。此前还没有关于人类早期胚胎的DNA甲基化组的研究报道。课题组在国际上首次实现了对人类精卵、受精及早期胚胎发育过程中DNA甲基化组的系统研究，揭示了人类早期胚胎DNA去甲基化过程的异质性和其他独特特点。

人类原始生殖细胞产生于胚胎发育的早期，是发育为成熟的精子和卵细胞的前体细胞，精卵结合后会发育成新的个体，并将遗传物质传递给下一代以维持种族的延续。过去人们以小鼠作为模式动物进行研究，发现了复杂基因表达调控网络和大规模DNA甲基化重编程对于早期胚胎以及原始生殖细胞发育的调控规律。但是由于物种间的差异，这些以小鼠为模型得出的调控规律是否适用于人类早期胚胎和原始生殖细胞的发育过程并不清楚。针对这一问题，课题组系统、深入地研究了人类多个胎儿发育阶段原始生殖细胞DNA甲基化组，发现人类原始生殖细胞不同于小鼠原始生殖细胞的关键独特特征。

如何解决生殖细胞的体外发育难题？

生殖细胞体外发育以获得成熟配子一直是尚未攻克的难关，关键问题在于如何有效建立体外生长微环境，维持体外发育成熟。体外启动其原始卵泡活化并促进小卵泡的生长非常重要。针对这一关键问题，课题组牵头了973计划，作为项目首席单位承担的国家重大研究计划“ 雌性生育力维持调节机制研究及生殖资源库建立研究”，在国内率先开展了卵泡培养体系研究，探讨了生长因子对卵泡发育的影响。在此项研究中，课题组利用恒河猴模型探讨EGF、KL、bFGF等多种生长因子和卵泡生成激素（FSH）对体外诱导原始卵泡活化及卵母细胞发育的作用和机制，发现bFGF联合FSH能更好地激活原始卵泡并促进卵母细胞早期发育，这为课题组后期对人卵巢皮质及卵泡的培养体系研究奠定了技术基础，促进了人卵泡立体培养体系的优化和平台的建立。

此外，课题组还结合前期研究结果，整合本项目中人类生殖细胞表观遗传组学数据和转录组学数据，搭建了世界首个人类生殖细胞发育研究数据库网站，其中丰富的人类生殖细胞多组学数据是该网络数据库的独特亮点。

生殖健康事关国计民生

项目深入挖掘人类生殖细胞发育的表观遗传分子调控分子机制，不仅为人类生殖细胞的表观遗传重编程、早期胚胎全能性的建立、干细胞向精卵定向分化以及DNA甲基化的隔代遗传等问题的探究提供了理论基础，也对辅助生殖技术的安全性评估、生殖障碍性疾病是否会遗传给后代或隔代、反复流产与胚胎停育以及临床上生殖细胞发育异常相关疾病等的研究具有非常重要的意义，并为促进临床诊疗技术的创新和生殖医学瓶颈的突破提供有力支撑。项目研究引领了我国人类生殖生物学研究和生殖医学研究进入国际前列，国际影响力日益增强。2017年，Nature 刊发对中国生殖医学领域的专访，评价北京大学第三医院生殖医学中心在推动生殖医学发展方面所做出的重要贡献。

我国是人口大国，生殖健康事关国计民生，项目旨在加强基础研究与科技创新，为进一步加强妇幼健康生育服务提供了理论基础和政策性参考。研究通过举办学术会议和培训班提高了生殖医学从业人员的专业理论和医疗安全意识，通过新闻媒体等多层面的科普宣传，使老百姓了解影响生育力的因素，提高了人民群众生殖健康意识。更为重要的是，这一系列研究成果共同为国家制定科技发展战略提供了重要的参考依据，为促成国家“十三五”重点专项“生殖健康与重大出生缺陷防控研究”的成功立项，提供了非常关键的科学证据和循证医学证据，最终设立了“生育力下降的影响因素、调控机制、防治策略及关键技术研究”等十余个国家重点专项研发计划的立项，体现了国家对本领域研究的重视，体现了我国对改善人口生育力、提高国民生殖健康和人口素质的决心，后续产出成果落地转化后，将促进一系列疑难疾病诊治技术的创新与发展，必将有力提高我国生殖生物学的基础研究和生殖医学的整体诊疗水平。