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精子與卵子相遇,也會擦出「火花」?

2024-10-15教育

【Scientific Reports】雜誌上的文章揭示了當精子和卵子結合成受精卵時會爆發出一道微小的明亮閃光,並且這道閃光的大小還可以用來確定受精卵的品質,幫助醫生在體外受精過程中選擇最好的卵子進行受精。

來源: 生物探索

當精子和卵子在輸卵管中相遇後,經歷受精過程形成受精卵,預示著一個新生命開始啟程。近年來,隨著技術的進步,隱藏在生命早期中的秘密逐漸被揭曉。

自三月以來,【Cell】曾兩度發文揭示生命之初的秘密。3月24日【Cell】以老鼠早期胚胎研究模型,利用基因組測序揭示了受精卵發育第二天胚胎細胞發生的變化。一個星期後,【Cell】又報道了另外一篇與早期胚胎發育相關的研究,證明在人類胚胎發育的第4-7天內,X染色體逐漸達到劑量補償,有趣的是這種平衡是透過同時抑制雌胚胎中的兩條X染色體來實作。

兩篇【Nature】子刊:精子與卵子相遇時會「發光」

【Cell】上的這兩項研究均講述了精子和卵子相遇後的故事,那麽在相遇的那一刻它們是否也會「一見鐘情」擦出「火花」?根據英國【每日郵報】報道,近日芝加哥西北大學的研究人員發現,當精子和卵子結合成受精卵時會爆發出一道微小的明亮閃光,並且這道閃光的大小還可以用來確定受精卵的品質,幫助醫生在體外受精過程中選擇最好的卵子進行受精。相關研究結果將於近期發表在【Scientific Reports】雜誌上。

3月18日【Scientific Reports】發表的另外一篇論文也揭示了老鼠精子與卵子結合時爆發出鋅火花。該研究由西北大學的博士後Zhang引領。Zhang表示,很少有人知道受精那一刻發生了什麽,因為我們很難捕捉到精子與卵子結合的精確時間。

捕獲精子和卵子相遇的瞬間

圖1(來源:每日郵報)

在本研究中,研究人員捕獲了精子與卵子相遇時閃光爆發的過程(圖1),這也是首次在人類身上發現此情形。研究人員透過註射精子酶來啟用卵子,以激增卵子中的鈣,並使卵子釋放鋅。由於聯邦法律的限制,該研究使用的卵子並不與精子受精。研究人員表示,「五年前我們在老鼠身上發現了類似的火花,如今在人類卵子中看到鋅放射線爆發,這非常震驚」。

當鋅從卵子中釋放出來時,便與小分子探針結合,該探針可在熒光顯微鏡下發光,因此鋅的快速釋放可被視作一道閃光。本研究的作者之一Tom O'Halloran表示,「熒光顯微鏡的研究證實鋅火花可出現在人類卵細胞中,並能在細胞外觀察。」卵子透過「劃分」和「發射」鋅來控制健康胚胎的發展。

圖2(來源:每日郵報)

在過去的六年裏,西北大學的研究人員已經表明,鋅控制著有機體的生長和變化。在受精時,專家們首先觀察到精子釋放出數千個「包裹」,每個「包裹」都釋放鋅原子,為了形象描述,研究人員使用活細胞鋅標簽來成像(圖2)。成千上萬的「包裹」釋放鋅引發了引人註目的事件——鋅火花爆發,這也是哺乳動物受精的標誌(圖3)。

圖3(來源:每日郵報)

本文的共同作者,Eve Feinberg博士說,「這個發現非常的重要,因為它提供了一種非侵入性且易於實作的方式來評估卵子的品質。目前還沒有更好的辦法來評估卵子的品質,如果我們能判斷哪些卵子好,哪些不好,那麽就可以選擇最優的胚胎進行移植,從而避免很多痛心的事故發生。」

該研究的第一作者Francesca Duncan表示,「我們的研究確定了受精過程中鋅釋放的時間,這將有助於解答生殖醫學中懸而未決的問題——是什麽造就了一個好的卵子?」