PMA赋能幼年羔羊卵母细胞体外成熟：基于优化培养基的转录组与表观遗传缺陷修复新策略

研究方法

图1 图解摘要 

1、样本来源与处理

比较4-6周龄羔羊与2-3岁成年母羊的卵母细胞的发育能力。其中，卵母细胞来源于激素刺激后手术采集或屠宰场卵巢抽取。

2、体外成熟（IVM）与胚胎培养（IVC）

培养基中添加不同浓度的P4（0、2.5、5、10 μg/mL）或PMA（1 μg/mL），以评估卵母细胞核成熟率、受精率、卵裂率、囊胚率及囊胚细胞数。

3、分子分析

RNA测序分析差异表达基因（DEGs），DNA甲基化测序分析差异甲基化区域（DMRs），qRT-PCR和Western blot验证关键基因和蛋白表达，以及GO和KEGG富集分析揭示关键通路。

研究结果

1、发育能力差异

羔羊卵母细胞的核成熟率（59.15% vs 80.00%）和囊胚率（42.09% vs 63.37%）显著低于成年母羊，且羔羊囊胚形成时间延迟1天。

2、转录组与甲基化差异

羔羊卵母细胞中579个基因上调，276个下调，涉及GABA能突触、多巴胺能突触、嘌呤代谢、卵母细胞成熟、细胞周期调控等通路。羔羊卵母细胞整体DNA甲基化水平较低，发现1889个差异甲基化区域（DMRs），其中1312个为低甲基化。转录组与甲基化数据共同富集于GABA、多巴胺、嘌呤代谢等关键通路。

3、PMA与P4的干预效果

在成年羊卵母细胞中，P4（5 μg/mL）和PMA（1 μg/mL）显著提高卵裂率和囊胚率。在羔羊卵母细胞中，P4未能显著提高卵裂率或囊胚率，PMA显著提高卵裂率（74.49% vs 53.33%），囊胚率有上升趋势（30.77% vs 21.64%，p=0.228）；。PMA处理后胚胎移植的妊娠率与对照组相当（73.08% vs 75.61%），说明其不影响胚胎体内发育潜力。

4、分子机制

PMA在羔羊卵丘细胞中上调EGFR和HAS2表达，促进卵丘扩展和卵母细胞成熟。P4则通过激活ERK1/2信号通路，广泛调控卵丘细胞功能，但对羔羊卵母细胞发育无明显促进作用。

结论

本研究表明，羔羊卵母细胞存在显著的转录组和DNA甲基化缺陷，尤其在神经递质信号和代谢通路上。PMA可通过激活PKC/EGFR通路，改善羔羊卵母细胞的核成熟和早期胚胎发育能力。P4虽能增强卵丘细胞功能，但对羔羊卵母细胞的整体发育无明显促进作用。这些干预措施部分改善了羔羊卵母细胞的质量，但未能完全克服其发育限制，提示未来需联合多通路干预策略。

意义

首次系统揭示了羔羊卵母细胞在转录组和表观遗传层面的缺陷，为理解其发育障碍提供了分子基础。同时提出PMA作为IVM添加剂的潜力，为提升JIVET效率提供了新策略，有助于推动幼年母羊在良种扩繁中的应用，缩短世代间隔，加速遗传进展。后续需进一步探索PMA最佳剂量、联合其他添加剂或干预手段，以全面改善羔羊卵母细胞的细胞质成熟和胚胎发育潜能。

参考来源：

Qi Q, Bian J, Liu M, Yang Z, Duan Z, Hou J. Transcriptomic and DNA Methylomic Defects in In Vitro Matured Lamb Oocytes and Potential Improvement of Their Development by Supplementing Phorbol Myristate Acetate During In Vitro Maturation. FASEB J. 2025 Nov 15;39(21):e71195. doi: 10.1096/fj.202502909R. PMID: 41148199.