早期卵泡卵母细胞的系统蛋白质组图谱,对于化疗环境下保护女性生育能力至关重要,但卵母细胞样本稀缺、卵母细胞分离相关技术难题一直阻碍该领域研究进展。
2026年8月15日,北京理工大学解炳腾、浙江大学范衡宇、北京大学李默共同通讯在Nature Communications(IF=18.1)在线发表题为In vivo labeling–based proteomic analysis of early follicle oocytes and cisplatin-induced alterations in mice的研究论文。本研究构建了体内卵母细胞蛋白标记APEX荧光小鼠模型。
借助该模型完成卵巢三维重构,实现卵泡精准计数,并在以原始卵泡为主的卵母细胞中鉴定出2772种蛋白与2878个基因转录本。短期顺铂处理引发的蛋白质组变化显示,大量表达发生改变的蛋白参与DNA损伤修复与组蛋白修饰过程。顺铂联合EZH2抑制剂GSK126共同给药,可缓解顺铂造成的卵母细胞发育异常。
本研究系统解析了雌性小鼠以原始卵泡为主的卵母细胞蛋白质组特征,阐明卵母细胞响应化疗药物时的蛋白质组动态变化,为开发靶向生育保护方案奠定基础。
当前化疗手段在恶性肿瘤患者中广泛应用,临床愈发关注有生育需求女性患者的卵巢功能与生育力保护,而该能力根本取决于原始卵泡储备。原始卵泡池于出生前建立,储存女性终身可用的卵母细胞。
原始卵泡数量自胎儿期开始下降,并随年龄增长持续减少,进而造成生育能力衰退。但对于女性恶性肿瘤患者,化疗会严重损害其生活质量,最突出的危害即为不孕。已有研究证实,部分化疗药物可直接诱导未成熟卵泡内卵母细胞凋亡,造成不可逆生殖损伤。
因此,阐明化疗药物作用于卵巢、尤其是原始卵泡卵母细胞的分子机制,对研发高效、靶向的生育保护药物至关重要,此类药物可保护并延长女性生育周期。
顺铂是美国食品药品监督管理局(FDA)首个获批用于肿瘤治疗的铂类化合物,现已广泛用于多种实体瘤治疗。作为DNA交联剂,顺铂可形成DNA链间加合物,激活DNA修复通路、阻碍细胞分裂,诱发细胞凋亡,最终造成卵母细胞死亡。
短期顺铂干预即可引发大量蛋白表达水平改变,提示细胞对顺铂暴露存在快速应答机制。此外,顺铂会损伤卵母细胞线粒体,未成熟卵母细胞受损尤为显著,降低卵母细胞质量,削弱受精后胚胎发育潜能。因此,系统解析未成熟卵母细胞的蛋白表达变化图谱,对阐明化疗诱导卵巢功能衰竭的发病机制具有关键意义。
全卵巢蛋白质组图谱虽可呈现卵巢内各类细胞的蛋白表达全貌,但卵巢组织细胞异质性极高,各类细胞特异性蛋白表达谱仍难以单独解析。随着质谱技术发展,已有研究在体外完成小鼠完全生长期卵母细胞(FGO)、第二次减数分裂中期(MⅡ)卵母细胞的蛋白质组鉴定。
但受限于原始卵泡卵母细胞蛋白总量低、卵泡卵母细胞分离难度大,目前尚未对原始卵泡卵母细胞开展系统性蛋白质组图谱绘制。
工程化抗坏血酸过氧化物酶(APEX)介导的生物素标记是新兴蛋白标记技术,可对邻近蛋白进行生物素化修饰,现已用于解析亚细胞蛋白质组、在细胞层面研究蛋白-蛋白相互作用。
本课题组近期构建了体内蛋白标记APEX荧光小鼠模型:通过与不同Cre工具鼠杂交,使APEX2酶在目标细胞中特异性遗传表达;激活标记反应后,可在组织完整、未被解离的活体微环境中,对邻近蛋白进行共价标记。
后续经组织取材、细胞裂解,富集并鉴定被标记蛋白,能够更真实还原蛋白在组织微环境内的原生表达状态。该APEX小鼠模型为原位解析原始卵泡卵母细胞蛋白质组提供了强有力研究工具。
图形摘要(摘自Nature Communications )
本研究构建适用于完整小鼠卵巢的APEX生物素标记体系。借助带增强绿色荧光蛋白(EGFP)标签的APEX荧光信号,完成全卵巢三维重构,可精准定量不同发育阶段卵泡数量,并可视化追踪卵泡发育各阶段内全部颗粒细胞。
核心研究内容为利用APEX2介导的生物素标记捕获早期卵泡卵母细胞的蛋白质组与转录组。对比短期顺铂处理前后的蛋白质组数据,筛选得到一组差异表达蛋白。
本研究选取负责H3K27甲基化的组蛋白甲基转移酶EZH2开展功能验证;顺铂联合EZH2抑制剂共同给药可缓解顺铂造成的卵母细胞损伤。上述结果表明,本研究可为优化肿瘤化疗方案、开发女性生育保护策略提供理论依据。