小鼠囊胚在孵化期间关键基因表达动态变化

摘要 为探索囊胚孵化发育中关键基因的表达规律、进一步解析妊娠识别机制，以小鼠囊胚为模型，对孵化进程中不同时期的囊胚进行转录组分析，并对关键基因表达量进行qPCR 检测，对关键蛋白表达模式进行免疫荧光染色。转录组分析发现小鼠囊胚从扩张、孵化到完成孵化的孵化过程，差异基因表达呈2 种调控模式，对调控模式中的基因集进行GO 分析、KEGG 分析，发现涉及免疫与炎症、细胞分化、凋亡过程等生物过程。qPCR 结果显示Ptgs1、Lyz2、Il⁃1α、Cfb、Ccl9 表达上调，Cd36 表达下调，结果与转录组分析一致。免疫荧光染色分析发现Plac1、Cdx2、C3 在小鼠囊胚孵化过程中表达下调，Lyz2、Il‐1β 则表达上调。以上研究结果表明小鼠囊胚在孵化进程中，基因表达呈特定的分化动态，异常基因表达将导致孵化停滞。

关键词 小鼠囊胚； 孵化； 基因表达； 分化模式； 生长发育

中图分类号 Q7 文献标识码 A 文章编号 1000-2421（2024）02-0197-08

哺乳动物胚胎发育从受精开始，经过一系列细胞增殖和分化，最终形成一个由滋养外胚层（trophectoderm，TE）围绕内细胞团（inner cell mass，ICM）的空腔结构，即囊胚。随着囊胚腔的不断扩大，胚胎从透明带中孵化出来与子宫内膜接触，开始胚胎植入和妊娠，从而在子宫内发育成完整个体［1-2］。囊胚孵化是植入之前一种必需的早期发育现象，过程包括胚泡扩张、压力增加、透明带变薄至破裂［3-4］，是胚胎具备着床活力和成功怀孕的先决条件，决定了胚胎随后的生存和发育。囊胚孵化是非常重要且被精确调控的生理现象［5］。这些调控都具有精确的时空模式，在这期间会发生大量细胞因子的动态表达，如类固醇激素、生长因子、细胞因子、酶和转录因子等［6］，都参与了植入前囊胚的发育调节，为胚胎植入提供了良好的环境。目前已有的研究主要关注囊胚及之后发育的细胞胚层谱系演化和调控分子机制［7-8］，对囊胚孵化期间的基因表达动态关注较少。

孵化对哺乳动物囊胚的着床至关重要，任何影响囊胚孵化的不良因素都可能会引起胚胎着床失败［9-11］。目前囊胚孵化过程的分子机制仍未阐明。为探究小鼠囊胚孵化过程的分子机制，本研究以ICR小鼠胚胎为研究对象，将囊胚分成孵化前、孵化中、孵化后和孵化停滞4 个阶段，通过转录组分析各孵化阶段基因表达的差异，得到孵化的差异表达基因；选取其中10 个差异表达目标基因，通过荧光定量PCR（qPCR）检测4 个时期的囊胚基因表达，采用免疫荧光染色对基因蛋白表达进一步验证，旨在为进一步解析囊胚孵化过程中的分子事件提供基础数据，有望为辅助生殖技术的开发和优化提供新思路。

1 材料与方法

1.1 实验动物

本研究所用5～7 周龄雌鼠和8 周龄ICR 雄鼠来源于新疆医科大学实验动物中心。小鼠饲养在规范的鼠房中［温度（23±2） ℃，湿度（25±3）%，开关灯时间间隔为12 h］。动物实验遵照新疆大学动物实验与实验动物福利相关规范（XJUAE-2022-07）实施。

1.2 试剂与仪器

试剂：孕马血清促性腺激素（PMSG）、人绒毛膜促性腺激素（HCG）购自宁波激素二厂；胎牛血清（FBS）购自HyClone；磷酸缓冲盐溶液（PBS）、KSOM 胚胎培养液、多聚甲醛固定液（PFA）、聚乙烯醇（PVA）和石蜡油购自SIGMA；细胞核荧光染料（DAPI）、兔抗（Lyz2、C3、Cdx2、Il-1β、Plac1）和羊抗兔（AF488）购自Abcam 公司；反转录试剂盒和qPCR试剂盒购自Abm 公司。