卵母細胞和早期胚胎異常是造成女性不孕及試管嬰兒反復失敗的重要原因🕧。已有研究證實，遺傳因素在卵母細胞和早期胚胎異常中發揮重要作用。既往研究主要集中於大家系及近親家系患者🚡，且致病突變主要遺傳自父母🧑🏼🧑🎄，展現為顯性遺傳或隱性遺傳模式🥞。然而👮♀️，新發突變（De novo mutations，DNMs）在卵母細胞和早期胚胎異常中發揮怎樣的作用尚不清楚。
2023年4月6日🌾，MK体育平台生物醫學研究院桑慶、王磊團隊聯合多家生殖中心在Genome Biology雜誌上以Research article形式發表題為“Large-scale analysis of de novo mutations identifies risk genes for female infertility characterized by oocyte and early embryo defects”的文章🏌️♂️，該研究針對卵母細胞和早期胚胎異常患者開展了新發突變分析，首次解析了新發突變在卵母細胞和早期胚胎異常患者中發揮的重要作用。該研究同時選擇新發突變最為富集的候選基因TUBA4A進行了功能驗證◼️🟪，進一步證實了新發突變與卵母細胞和早期胚胎異常的密切關系。
首先，研究人員對473例卵母細胞和早期胚胎異常患者的三口之家進行了新發突變（DNMs）分析🧹，結果篩選出481個高可信度的DNMs，這些DNMs分布於474個基因中。GO分析顯示，突變基因參與女性早期生殖過程相關通路，如生殖細胞發育𓀍、紡錘體組裝、減數分裂細胞周期、減數分裂染色體分離及早期胚胎發育等（圖1A），提示新發突變基因在卵母細胞成熟和早期胚胎發育過程中發揮重要作用。在所鑒定到的候選基因中，有四個基因至少在2個患者中發現新發突變🏂🏼，且TUBA4A為DNMs最為富集的基因（p=1.05´10-6）（圖1B,C）。因此👊🏽，選取TUBA4A為代表進行深入驗證。為了進一步確定TUBA4A突變在卵母細胞和早期胚胎異常中的作用，研究人員又對1155名散發患者和2813名正常對照樣本進行了基因負荷檢驗（gene-based burden test）。結果表明✍️，TUBA4A突變在散發不孕患者中同樣高度富集（9名散發患者中鑒定到該基因的雜合錯義突變；p=4.42´10-4）。說明TUBA4A突變與人類卵母細胞和早期胚胎發育異常密切相關🧔🏿♂️。
圖1 新發突變基因篩選及通路分析
對TUBA4A新發突變進行功能驗證發現，這些突變會以顯性負效應的方式影響HeLa細胞微管網絡的穩定性（圖2A），且表現為劑量依賴性😏。通過顯微註射實驗顯示突變型TUBA4A的mRNA會降低小鼠卵母細胞及早期胚胎正常成熟和發育的比例（圖2B），模擬了患者卵母細胞成熟和早期胚胎發育異常的表型👲🏼。
圖2 TUBA4A突變功能研究及表型模擬
綜上所述😲，研究人員利用多種遺傳統計分析策略，對卵母細胞和早期胚胎異常的女性不孕患者進行了新發突變譜研究，並以TUBA4A新發突變為代表進行了功能驗證🦡，首次解析了新發突變在女性不孕發生中的重要作用。該研究為女性不孕患者及試管嬰兒反復失敗患者的分子診斷、遺傳咨詢提供了新的理論依據。
MK体育平台生物醫學研究院桑慶和王磊為通訊作者，MK体育平台生物醫學研究院博士生李群、博士後趙琳（現為美國杜克大學博士後）、博士生曾揚、上海交通大學附屬第九人民醫院匡延平🧑🏼🦲、鄭州大學附屬第三醫院管一春、上海市生物醫藥技術研究院陳標榜為本文共同第一作者🤦🏻♂️。同時特別感謝MK体育平台生命科學學院及人類表型組研究院金力院士和王久存教授為本研究提供的部分對照樣本數據（華表數據庫）。
原文鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-023-02894-0
