全球不孕不育率持续上升，如今已接近15%-20%，成为仅次于癌症、心脑血管疾病的人类第三大健康问题。
从细胞生物学与遗传学角度出发，复旦大学生物医学研究院王磊、桑庆、武田宇团队研究成果揭示了人类卵母细胞纺锤体双极化机制，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，成果以“Mechanisms of minor pole-mediated spindle bipolarization in human oocytes”为题，发表在最新一期的《科学》杂志（Science）。
破解人卵母细胞成熟障碍之谜
据估计，全球有6000-8000万对夫妇面临不孕之苦，有数百万人进行试管婴儿治疗，但临床中时常遇到卵子、授精及胚胎发育异常的情况，然而人们对这些异常背后的原因及机制所知甚少。
面对这一现状，复旦大学生物医学研究院教授王磊十多年前提出研究假设：遗传因素可能是导致人卵成熟与发育异常的重要原因之一。
通过深入攻关，2016年，王磊/桑庆团队发现人类卵子成熟障碍的第一个致病基因——灵长类特异β-微管蛋白TUBB8，从而明确了此疾病为人类新遗传病。该基因可解释约30%卵母细胞成熟障碍患者，如今已广泛应用于临床检测。继TUBB8之后，团队又陆续发现24个人类卵子成熟障碍的致病基因并明确了机制。由于一系列研究，团队受science邀请撰写综述。
纺锤体的存在及其正常与否，直接决定了卵子是否能够正常成熟与受精。作为人卵纺锤体的主要组成部分，灵长类特异基因TUBB8的发现，标志着人类卵子成熟障碍机制研究迈出了第一步，同时也表明人卵纺锤体成分具有独特性。
那么，更为深层的核心问题在于：人卵如何从零开始组装成一个纺锤体？纺锤体是如何发展成为双极纺锤体的？为厘清生理机制，王磊/桑庆/武田宇团队持续深耕，将研究聚焦至人卵纺锤体组装的早期阶段，即微管聚合机制研究。
2022年，团队发现人卵中存在一种独特的微管组织中心，将其命名为huoMTOC，进一步揭示人卵纺锤体的独特之处，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。
这一发现也破解了纺锤体组装的第一个环节，即微管聚合启动——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。
首次描述人卵纺锤体组装过程
纺锤体微管聚合启动之后，最终双极状纺锤体如何形成？这是纺锤体组装过程的第二个重要环节，其中涉及纺锤体双极化过程中有哪些关键分子参与、双极化异常又将如何导致生殖障碍发生等关键问题。
王磊/桑庆/武田宇团队围绕第二环节持续突破，其最新研究成果不仅首次描述了人卵双极纺锤体形成的完整过程，还明确了3个关键蛋白质在纺锤体双极化中的作用。
研究显示，人卵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”（Multipolar spindle）阶段，而后才形成双极状纺锤体，同时发现了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，鉴定到编码这些关键蛋白的基因存在突变，从而揭示了人卵纺锤体双极化的独特生理病理机制。
这项成果不仅揭示了人卵纺锤体组装的独特机制，也为临床生殖障碍疾病的诊疗提供了理论依据。
“临床治疗离不开基础研究的支撑。”在王磊看来，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，也正因此，研究的全过程与临床紧密结合。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。
