中國科大在基于協同抑冰的卵泡低溫保存方向取得新進展
2022-12-20 10:08:40
近日，中國科大信息科學技術學院趙剛教授與生命科學學院史慶華教授、安徽醫科大學附屬第一醫院生殖醫學中心曹云霞教授合作，基于結構仿生和空間物理場的協同抑冰效應，成功實現了小鼠卵泡的高質量深低溫保存。
相關研究成果以“Microencapsulation and nano-warming enables vitrification cryopreservation of mouse preantral follicles”為題發表于國際期刊《Nature Communications》。該結果對基于卵泡的女性生育力保存具有重要的參考價值。
生育力保存是解決女性生育力降低這一全人類共同關注的重大健康問題的唯一手段。因卵泡來源豐富、獲取方便、不涉及過多的倫理問題，其低溫保存是對卵母細胞、胚胎和卵巢組織等低溫保存的重要補充；此外，未成年女性和未婚女性腫瘤患者的卵泡保存幾乎是其生育力保存的唯一手段。現有的卵泡低溫保存方法，因其所用低溫保護劑濃度過高、毒性過大，因而導致操作繁冗且保存效果不佳。
圖. 小鼠卵泡的協同抑冰低溫保存和3D培養體外成熟
基于此，中國科大低溫生物醫學研究團隊開發了基于協同抑冰策略的小鼠卵泡低濃度低溫保護劑玻璃化保存方法。他們將磁熱和光熱空間復溫與水凝膠微封裝結合，實現了協同抑冰，將滲透性保護劑的濃度降低了75%（僅為原來的約1/4）。其中空間復溫技術可有效提升復溫速率和溫度分布均勻性，抑制復溫過程可能出現的反玻璃化/重結晶，避免過大的細胞損傷。水凝膠封裝則既可提供關鍵生化和力學微環境的調控，有力支撐復溫后小鼠卵泡的3D培養體外發育；又可提供結構仿生低溫保護，減少毒副性低溫保護劑的需求；還可以實現卵泡與外界磁熱和光熱材料的物理隔離，提高生物安全性。經此方法保存的卵泡，冷凍復蘇后其存活率提高了約1/3；且其經體外3D培養后可成功排出成熟的卵母細胞，該卵母細胞進一步體外受精并移植到代孕小鼠體內可產下健康的子代小鼠。綜上所述，該研究建立了一個集成了微封裝、冷凍、復溫和3D培養的一體化平臺，為卵泡的保存和充分利用提供了一套獨特的解決方案。
中國科大信息學院博士生田聰會為本文的第一作者，中國科大信息學院趙剛教授與生命科學學院史慶華教授為文章的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金委和安徽省科技廳的資助。
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