清華大學醫學院紀家葵課題組近期在生殖醫學頂級期刊《Human Reproduction》 及《Human Reproduction Update》分別發表體外成熟人卵單細胞多組學研究(“Single-cell multiomic analysis of in vivo and in vitro matured human oocytes”) 及干細胞分化為配子近20年進展綜述 (“Studying human reproductive biology through single-cell analysis and in vitro differentiation of stem cells into germ cell-like cells”)。

卵子體外成熟(In vitro maturation, IVM)是目前輔助生殖技術重要的一環。然而人卵體外成熟過程可能會引入未知的分子修飾，影響精卵結合或胚胎發育。前期多個研究已報導IVM卵中存在與體內成熟卵子在基因轉錄上許多差異，但未對單個卵子同時進行多個組學分析及比對。

紀家葵課題組與臨床合作單位此次對單個卵子同時分析了轉錄組、甲基化組及染色體倍數。發現體內與體外成熟卵的轉錄組整體水平相似，染色體倍數也無顯著差異。但甲基化組中的mCHH修飾卻首次被發現存在顯著差異。mCHH修飾差異是否對胚胎發育有影響或可能在受精后被重塑有待未來進一步分析。

生殖醫學研究向來面臨樣本稀缺及研究倫理的局限。近年來，單細胞組學及干細胞體外分化體系打破了這些局限，讓研究人員能直接對人生殖細胞及其發育的分子機制進行實驗分析。

紀家葵課題組總結了近20年利用單細胞組學及干細胞分化體系研究人類生殖生物學的進展。單細胞組學雖能揭示基因的表達譜及生殖細胞在各階段一部分的表觀遺傳狀態，但未能驗證特定基因或細胞因子的功能。干細胞體外分化體系卻提供了檢測基因功能及分子機制的平臺。結合這兩項技術，臨床醫生及研究人員將能對不孕不育中的基因突變及細胞組織病變追根究底，確定致病機理及研發治療方案。

上述卵子單細胞多組學研究與同濟大學附屬第十人民醫院生殖醫學中心千日成教授團隊合作完成，共同第一作者是清華大學醫學院博士生葉旻及同濟大學博士生楊志勇。綜述第一作者為首都醫科大學附屬北京婦產醫院助理研究員李琳，李琳博士2016年畢業于清華大學醫學院。科技部重點研發計劃《建立有效的人卵母細胞體外成熟優化體系及其臨床應用的安全性研究》(2017YFC1001601，2018YFA0107703) 提供經費資助。

文章鏈接：

• “Single-cell multiomic analysis of in vivo and in vitro matured human oocytes.”：

  https://doi.org/10.1093/humrep/deaa044

• “Studying human reproductive biology through single-cell analysis and in vitro differentiation of stem cells into germ cell-like cells.”：

  https://doi.org/10.1093/humupd/dmaa021

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總結

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