如今，全球不孕不育率已接近15%至20%。为了解决这一问题，科研和临床工作者作了大量研究。但动物研究常常难以发现人类生殖过程的独有“密码”，也就难以破解一些生殖障碍难题。
近日，复旦大学生物医学研究院王磊、桑庆、武田宇团队联合上海交通大学附属国际和平妇幼保健院李文团队的最新研究成果揭示了一种专属人类生殖的独特机制：人类卵母细胞纺锤体双极化机制。这项成果发表在最新一期《科学》杂志上，为生殖障碍疾病的研究与治疗提供了重要的解释视角与理论支持。
研究团队。受访对象供图
人类卵母细胞通过减数分裂发育成卵细胞，分裂中会形成一组蛋白质微管构成的纤维结构，其形状类似纺锤，称之为纺锤体，最终纺锤体将成为双极状，这一过程称为纺锤体双极化。该过程正常与否，决定了卵子发育是否正常、生殖是否能够成功。但人们对于这一过程的生理机制一直知之甚少。
2022年，团队破解了纺锤体组装的第一个环节“微管聚合启动”。他们发现人卵中存在一种独特的微管组织中心，不仅打破了此前学界普遍认为人卵中没有微管组织中心结构的观点，还弄清了人卵母细胞中的微管如何由原本散布的状态变为聚合状态。
而团队最新研究成果则首次描述了人卵纺锤体从微管聚合启动直至最终双极化的完整过程。具体来说，纺锤体微管聚合启动后会经历一段较长时间的“多极纺锤体”阶段，而后才形成双极状纺锤体。
团队通过免疫荧光和活细胞时间序列成像技术，首次对减数分裂开始后纺锤体的组装过程进行高清晰度的实时观察。结果显示，分裂过程中，人卵母细胞核膜破裂之后，新生微管的近细胞核端会初步形成多个“小极”，组装成典型的“多极纺锤体”，多级状态持续长达7至9个小时，在此期间，小极的数目逐渐增多并聚集，逐渐形成两个“大极”，最终完成纺锤体双极化过程。
“卵母细胞减数分裂中，多极纺锤体转变为双极纺锤体的过程，与有丝分裂及其他哺乳动物卵母细胞的纺锤体双极化过程截然不同，这展现出人卵纺锤体组装的独特机制。”王磊说。
同时，团队还发现了3个调控纺锤体双极化的关键蛋白，并在临床多个卵子和胚胎发育异常患者中，鉴定到了编码这些关键蛋白的基因存在突变，由此揭示了人卵纺锤体双极化的独特生理病理机制。
这项成果研究的全过程与临床紧密结合，为临床生殖障碍疾病的诊疗提供了重要的理论依据。王磊说，只有了解清楚疾病发生的机制，才能针对这些机制和分子设计出有效的治疗策略。目前，团队正积极探索可以逆转由基因突变引起的纺锤体双极化异常的治疗策略。
从临床到基础再回到临床，通过解决基础科学问题最终使广大疾病患者受益，是团队共同的心愿。“这是一个长期目标，但每一步进展都将为未来疾病的治疗带来希望。”王磊表示。
