年度大咖综述带你了解“乘风破浪”的中国生殖生物学（上篇 ...

安桐AnnTong

近些年，中国研究人员在生殖生物学/生殖医学研究领域取得了量和质的双重飞跃，这些令人瞩目的进步也引起了国际同行的关注和重视。
以Society for the Study of Reproduction的官方杂志Biology of Reproduction（BOR）为例，据其统计，过去几年出现一个显著趋势——来自中国学者的投稿数量不断增加。2018年中国学者提交给BOR的稿件总数超过了美国，并且此后一直保持领先（如下图A所示）。中国在2017-2021年发表的论文总数仅次于美国（192  vs. 514）（如下图B所示）。这些数字无疑反映了中国在过去十年中快速增长的研究活动。



2017-2021年期间向BOR提交（A）和发表（B）的稿件总数排名前五的国家，引自Yan W, Clarke H. Biol Reprod.2022

鉴于此，在时任BOR联合总编辑、加州大学洛杉矶分校闫威教授的大力推动和组织下，BOR杂志在2022年7月以“Riding The Wave: Reproductive Biology in China”为主题正式出版了一期“中国专刊”，集中展示了中国生殖生物学和生殖医学研究领域近十多年来所取得的重要研究成果。



中国专刊封面图，源自BOR官网

本次专刊邀请了中国生殖生物学和生殖医学领域的六位顶尖学者担任客座编辑，他们分别是陈子江、黄荷凤、乔杰、沙家豪、沈洪兵和周琪，最后由30多名代表生殖生物学和生殖医学不同学科的主要研究人员为这期特刊撰稿。
这期专刊包含了26篇综述以及7篇研究性论文，综述内容涉及生殖生物学/生殖医学不同细分研究方向，尤其是在中国的发展情况，特别有助于我们快速且全面了解多个重点、热点研究领域，非常值得一读，笔者借此机会和各位读者进行推介分享（各篇原文详情可点击如下链接了解，https://academic.oup.com/biolreprod/issue/107/1）。
考虑到篇幅原因，将以上下两篇连载的形式发布。以下是上篇内容，enjoy~

以下介绍按专刊目录顺序展示

01  中国现代生殖生物学研究进展
通讯作者：周琪（中国科学院动物研究所）
生殖生物学与人类健康和社会进步密切相关。中国现代生殖生物学研究始于上世纪30年代。科学、技术、政府支持和国际合作的进步催生了中国生殖生物学研究的快速发展。生殖生物学的发展在提供理论知识和应用技术的同时，也产生了新的社会和伦理问题。这篇综述总结并强调了中国现代生殖生物学研究的贡献，特别关注与人类生殖和健康最相关的方面。
（英文原标题：Progress in modern reproductive biology research in China）

02 人类配子发生与胚胎发育在中国的研究进展
通讯作者：乔杰（北京大学第三医院）
1988年以来，在政府的支持和科学探索的推动下，我国生殖医学得到了迅速发展。然而，辅助生殖技术的成功率在 30-40% 左右，配子发生和胚胎发育还存在许多未知的“黑匣子”。随着单细胞和测序技术的发展，人类原始生殖细胞、配子和胚胎发育过程中的转录组和表观遗传调控（DNA 甲基化、染色质可及性和组蛋白修饰）网络已得到深入研究。此外，胚胎植入前遗传学检测也得到快速发展。在这篇综述中，作者总结和分析了中国在这些领域取得的突出进展。
（英文原标题：Advances in studying human gametogenesis and embryonic development in China）

03 十年发现：中国早发性卵巢功能不全研究的突破进展
通讯作者：陈子江（山东大学生殖医学研究中心）
早发性卵巢功能不全（POI）是卵巢不孕症的重要方面之一。由于卵巢功能提前丧失，POI对女性的生理和心理健康提出了极大挑战，已成为女性不孕不育的常见原因。在世界范围内，中国约有400万育龄女性患有POI，尤其令人关注。新技术的进步和中国研究人员的投入努力，促使我们对 POI 的理解在过去十年中不断取得进展。本综述总结和回顾了2011-2020年间中国POI研究的里程碑式发展和成就，旨在提供从实验到临床的关键见解。
（英文原标题：A decade of discovery: the stunning progress of premature ovarian insufficiency research in China）

04
从头编程：哺乳动物卵母细胞表观基因组的建立
通讯作者：郭帆（中国科学院动物研究所）
超灵敏和单细胞检测的创新使我们能够从细胞和调控异质性的角度研究基因组调控的层次。基因组图谱可以帮助我们评估不同基因组背景下的表观遗传特征和动态。在过去的十年中，早期胚胎、胎儿生殖细胞和精子的表观基因组已被广泛研究，而与卵母细胞相关的仍不清楚。新出现的研究证据认为，在人类和小鼠卵母细胞中，转录和染色质可及性先于从头 DNA 甲基化。近期的研究也开始绘制不同组蛋白修饰和DNA甲基化之间的相关性。本综述讨论了塑造卵母细胞DNA甲基化组的潜在机制层次，也提供了对人类和小鼠之间趋同和趋异特征的见解。
（英文原标题：De novo programming: establishment of epigenome in mammalian oocytes，另一位通讯作者是钱静静博士，未能获得照片源无法展示）

05 卵母细胞发育的代谢调控
通讯作者：王强（南京医科大学生殖医学国家重点实验室）
良好的平衡和适时的新陈代谢对卵母细胞发育至关重要。外界营养物质对卵母细胞成熟的影响已被广泛报道。相比之下，细胞内代谢物和代谢酶对卵母细胞发生的内在控制很少受到关注。细胞的代谢状态与表观遗传调控是相结合的。因此，生殖细胞的表观遗传修饰对亲代环境暴露很敏感。然而，仍然缺乏代谢物参与卵母细胞发育过程中表观遗传建立的直接遗传证据。此外，卵母细胞发生过程中代谢紊乱引起的表观遗传扰动可能介导环境损害的代际/跨代效应。本综述总结了卵母细胞成熟过程中代谢调控的发现，以及它如何促进卵母细胞表观遗传修饰。
（英文原标题：Metabolic control of oocyte development）

06 关于卵母细胞和植入前胚胎中 mRNA 降解的5个问题
通讯作者：范衡宇（浙江大学生命科学研究院）
RNA作为基因组的主要产物，在其生命周期中受到各种生物事件的影响。在哺乳动物配子发生和早期胚胎发生期间，生殖细胞和植入前胚胎的转录组发生显著变化，包括 mRNA 衰减。包括特定蛋白、RNA和细胞器在内的各种因素均在复杂的降解系统中起作用，降解选择性由效应子及其靶标mRNA决定。RNA稳态调节因子和监测因子在卵母细胞和体细胞的整体转录组中发挥作用。这篇综述讨论了哺乳动物卵母细胞和着床前胚胎中mRNA降解机制的最新研究进展。作者聚焦于小鼠相关的研究以及RNA衰减效应子和靶向RNA的顺式元件。
（英文原标题：Five questions toward mRNA degradation in oocytes and preimplantation embryos: when, who, to whom, how, and why?）

07 非梗阻性无精子症患者致病突变的鉴定
通讯作者：史庆华（中国科学技术大学生命科学学院）
据估计，大约25%的非梗阻性无精子症（NOA）病例是由单一遗传异常引起的。在NOA患者中鉴别这些突变一直是人类不孕不育领域的研究热点。然而，与被报道的600多个对小鼠生育能力至关重要的基因相比，大约仅有75个基因突变已被证实是男性不育症患者的致病基因，而其中只有 14 个是从 NOA 患者中鉴定出来的。这提示我们，突变筛选和功能验证的方法仍有很大的改进空间。幸运的是，最近在全外显子组测序和基因编辑技术方面的进展极大促进了对人类不孕不育症病因学的研究，并使改进成为可能。这篇综述总结了在NOA患者中发现的致病突变，以及应用新技术提高NOA患者突变筛查和功能验证效率所做的努力。
（英文原标题：Identification of pathogenic mutations from nonobstructive azoospermia patients）

08 体外精子发生的潜在临床价值
通讯作者：沙家豪（南京医科大学生殖医学国家重点实验室）
不孕不育症已成为威胁人类健康的第三大常见疾病，仅次于肿瘤和心血管疾病。男性不育主要是由精子发生障碍引起的，可分为遗传性和非遗传性。对于部分非遗传性疾病，可通过调节睾丸培养微环境来诱导体外精子发生。建立体外生精诱导系统有助于阐明精子发生过程中精原细胞自我更新、精母细胞减数分裂和精子形成的关键分子机制。这篇综述总结了体外精子细胞诱导领域的最新进展。作者希望能为男性不育症的临床治疗提供思路和解决方案。
（英文原标题：Potential clinical value of in vitro spermatogenesis）

09 PIWIL1/piRNAs在动物雄性生殖细胞和人类疾病中的非典型功能
通讯作者：刘默芳  苟兰涛（中国科学院分子细胞科学卓越创新中心）
PIWI 蛋白和 PIWI 相互作用 RNA (piRNA) 在动物种系中特异性表达，并在动物配子发生过程中发挥重要作用。众所周知，PIWI/piRNA 的主要功能是沉默转座因子以保护动物种系的基因组完整性，而作者团队和其他研究人员也记录了它们在沉默转座子之外的作用。在当前的综述中，作者总结了关于 PIWIL1 和 piRNA 在小鼠精子细胞和人类疾病中的作用和机制的最新发现，并讨论了该领域的相关工作。
（英文原标题：Noncanonical functions of PIWIL1/piRNAs in animal male germ cells and human diseases）

10 精子发生的蛋白质组学研究进展
通讯作者：郭雪江（南京医科大学生殖医学国家重点实验室）
睾丸是唯一负责产生精子的器官，也是迄今为止人类蛋白质和组织特异性蛋白质种类最多的器官。在睾丸中，精子发生是一个多步骤的复杂过程，人们普遍认为蛋白质和mRNA在精子发生的某些阶段是解耦的。随着基于质谱的蛋白质组学的快速发展，系统地研究睾丸和精子中蛋白质的丰度和修饰，有助于我们了解精子发生的分子机制。本综述概述了蛋白质组学分析精子发生的最新进展，包括蛋白质表达和多种翻译后修饰。
（英文原标题：Recent progress of proteomic analysis on spermatogenesis）

11 男性不育症的多组学分析
通讯作者：孙斐（浙江大学医学院邵逸夫医院）
男性不育症是一种多因素生殖疾病，可由旁分泌和自分泌因子、激素、基因和表观遗传变化引起。最近在啮齿动物、尤其是在人类中使用多组学方法的研究，对理解精子发生的生物学产生了重要的见解。然而，男性不育症的病因和发病机制仍不清楚。这篇综述总结并严格评估了使用先进技术比较正常和梗阻性无精子症与非梗阻性无精子症男性的结果，包括全基因组亚硫酸氢盐测序、单细胞RNA-seq、全外显子组测序和染色质转座酶可及性测序。
（英文原标题：Multiomics analysis of male infertility）

12 细胞命运转变的表观遗传调控：从早期胚胎发育和体细胞重编程中学习
通讯作者：高绍荣（同济大学生命科学与技术学院）
表观遗传调控在控制胚胎发育和体细胞重编程方面发挥着核心作用。利用low-input测序技术的最新进展，研究人员发现了参与细胞命运承诺的快速转录组转换过程中表观遗传景观的全面视图。组织良好的表观遗传重编程还强调了特定表观遗传调节因子在支持转录活性和染色质重塑有效调节方面的重要作用。本文简要介绍了小鼠早期胚胎发育和体细胞重编程的分子动力学和调控机制，以及几个关键因子介导的全能性多组学调控机制的最新进展，为进一步研究重要生物学事件中复杂的调控网络提供了宝贵资源。
（英文原标题：Epigenetic regulation of cell fate transition: learning from early embryo development and somatic cell reprogramming）

13 配子和早期胚胎的环境表观遗传相互作用
通讯作者：黄荷凤  丁国莲（复旦大学附属妇产科医院）
近年来，疾病的发育起源越来越被人们所认识和接受。因此，有人提出，大多数成年期慢性疾病，如糖尿病、肥胖症、心血管疾病，甚至肿瘤，都可能在非常早的阶段发生。除了宫内环境暴露外，生殖细胞作为两代人之间的主要纽带还具有重要的遗传作用。在分化和发育过程中，不利的外部影响会对生殖细胞造成损害，这可能会增加生命后期慢性病发展的风险。本综述通过关注生殖细胞从分化到成熟和受精的环境损伤，进一步阐释了成人期疾病的配子和胚胎起源的概念。
（英文原标题：Environmental epigenetic interaction of gametes and early embryos）

上篇完，下篇见！

参考资料
[1] Riding the wave: reproductive biology in China, China Special Issue, July 2022. https://academic.oup.com/biolreprod/issue/107/1.
[2] 各位通讯作者照片源自所在单位官网或媒体报道，侵删.