代谢稳态与细胞命运决定和胚胎早期受损发展密切相关。蛋白激酶雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是细胞代谢的关键调节因子在身体里。抑制早期胚胎mTOR信号导致胚胎植入后发育失败，并探讨其机制仍然知之甚少。 

　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心雷晓华课题组在Cell & Bioscience上发表题为mTOR hypoactivity leads to trophectoderm cell failure by enhancing lysosomal activation and disrupting the cytoskeleton in preimplantation embryo的文章。研究人员通过免疫荧光，单细胞转录组，单细胞甲基化测序等手段研究mTOR在早期胚胎发育中的作用。研究人员通过抑制mTOR信号，观察了对早期胚胎发育的影响，并进一步分析了这些影响所涉及的机制。他们发现，mTOR抑制会降低囊胚形成速率、着床能力和后续发育质量，并且与溶酶体活性增加以及细胞骨架结构扰乱相关。该研究揭示了mTOR在8细胞到囊胚转变过程中起关键作用并保障早期胚胎发育的质量。为我们更好地理解和干预人类生殖健康问题提供了基础知识。它有助于我们认识到 mTOR在控制初级代谢与胚胎发育之间的关系可帮助我们开展进一步研究工作来改善不孕不育和辅助生殖技术。此外，对于那些正在可能处于妊娠早期的人们，这项研究也提醒大家在怀孕前和怀孕时要注意营养充分，不要过度节食，以确保胚胎质量和后代健康。 

　　首先，研究人员抑制妊娠早期小鼠体内mTOR信号，发现囊胚形成率降低，形成的囊胚的着床能力，后续能够出生的胎儿也体型变小，体重下降。mTOR抑制引起了囊胚质量方面的多种缺陷，包括对滋养层细胞分化和细胞命运分化造成问题。 

　　研究人员进一步通过体外实验，在1-细胞阶段添加mTOR信号抑制剂研究其对早期胚胎发育的影响，发现胚胎大部分阻滞在8-细胞到桑葚胚阶段，然后在8-细胞阶段添加mTOR信号抑制剂发现产生和从1-细胞开始抑制mTOR信号一样的囊胚率下降，胚胎细胞命运分化紊乱等相同表型。表明mTOR信号在8-细胞/桑葚胚到囊胚转化阶段起到关键作用。  

　　最后，通过单个囊胚的转录组和甲基化测序，表明 mTOR抑制显著影响了早期胚胎的转录和DNA甲基化状态。影响的基因涉及的通路主要与糖代谢/细胞骨架构建和溶酶体活性相关。研究人员通过体外免疫荧光检测抑制mTOR后的囊胚细胞骨架，溶酶体和自噬活性证明这一点。  

　　综上，该研究揭示了mTOR 信号在哺乳动物植入前胚胎发育中的关键角色，并提供了源自细胞和分子水平上开展了多个方面的证据。

　　中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心实习博士生马驰原和博士后李秦为该论文共同第一作者。中国科学院深圳先进技术研究院副研究员雷晓华为独立通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院能量代谢与生殖研究中心研究员张键在工作中也给予了支持。本研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金面上项目，中科院战略性先导项目，广东基础与应用基础研究基金以及中国载人航天工程空间站第二批实验项目资助。

　　（雷晓华课题组长是中国科学院关键技术人才获得者和中国科学院—美国科学院空间科学青年领军人物，兼任中国空间科学学会空间生命专委会委员，载人航天工程空间应用系统评审专家等。长期从事空间生命科学和胚胎发育生物学研究，先后参加了实践八号、实践十号卫星，天舟一号，天舟六号货运飞船（中国空间站）的生物样品搭载试验，均取得成功。在国际上首次实现小鼠植入前胚胎太空全流程发育。首次观察到太空微重力条件下ESC生长和分化过程，发现空间微重力有利于干细胞维持干性和三维生长特性。国际首次开展人多能干细胞体外早期太空造血分化，并实现了人胚胎干细胞在轨分化为造血干/前体细胞。）

　　图1. 植入前抑制mTOR信号影响妊娠小鼠早期胚胎发育 

　　图2. 8-细胞至囊胚发育过程中mTOR抑制剂处理改变囊胚转录谱和溶酶体活性 

　　图3. 植入前抑制mTOR可破坏胚胎细胞骨架结构，造成细胞分裂异常，导致细胞凋亡 

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