高通量液體處理系統(tǒng)應(yīng)用于人和小鼠卵巢的跨年齡比較分析
在生殖生物學(xué)研究領(lǐng)域，美國加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）和陳・扎克伯格生物中心舊金山分校的科學(xué)家們首次通過跨物種比較揭示了卵巢衰老的細(xì)胞分子機(jī)制，這項發(fā)表于《Science》的重要研究為理解女性生育力衰退提供了全新視角。研究團(tuán)隊運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)平臺，包括使用SPTLabtech的高通量液體處理系統(tǒng)，在單細(xì)胞水平上繪制了小鼠與人類卵巢的衰老圖譜。
摘要
小鼠是研究人類卵巢生物學(xué)的理想模型，但由于對兩個物種間及其隨年齡增長的轉(zhuǎn)錄和信號傳導(dǎo)差異了解不全，其應(yīng)用受到限制。研究人員采用三維成像、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)及功能研究，對人類和小鼠的卵巢進(jìn)行了比較分析。對于小鼠，作者繪制了其衰老過程中卵泡數(shù)量減少和卵母細(xì)胞發(fā)育能力下降的圖譜；對于人類卵巢，我們識別出皮質(zhì)卵泡囊穴結(jié)構(gòu)及其密度的下降。卵母細(xì)胞在生長過程中表現(xiàn)出物種特異性的基因表達(dá)模式，但隨著成熟而趨于一致�？缥锓N比較顯示，與顆粒細(xì)胞相比，卵母細(xì)胞中與年齡相關(guān)的轉(zhuǎn)錄變化更為顯著，不過人類成熟卵母細(xì)胞的變化更大。鑒定出了卵巢的交感神經(jīng)和膠質(zhì)細(xì)胞；在衰老的卵巢中，軸突密度增加，并且在小鼠中消融這些神經(jīng)會擾亂卵泡發(fā)生。
研究結(jié)果
1卵巢衰老的時空密碼
研究表明，小鼠卵巢中的卵泡數(shù)量從6月齡開始顯著下降，而9月齡時出現(xiàn)明顯的卵泡穩(wěn)態(tài)失衡。與此相對應(yīng)，人類卵巢在生殖高齡期（37-58歲）出現(xiàn)獨(dú)特的"卵泡口袋"結(jié)構(gòu)，卵母細(xì)胞密度隨年齡增長而下降。
2技術(shù)突破：單細(xì)胞精度的探索
本研究成功的關(guān)鍵在于采用了多種前沿技術(shù)的組合策略。研究人員通過整合10X Genomics單細(xì)胞3'轉(zhuǎn)錄組測序和Smart-seq2技術(shù)，克服了卵母細(xì)胞體積大、難以捕獲的技術(shù)挑戰(zhàn)。在這一過程中，SPT Labtech的firefly和mosquito液體處理系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
3自動化技術(shù)的精準(zhǔn)賦能
SPT Labtech的mosquito液體分配系統(tǒng)實現(xiàn)了納升級別的高精度試劑分配，確保了單細(xì)胞測序前處理的質(zhì)量控制。而firefly系統(tǒng)則完成了微型化的文庫構(gòu)建工作，將Nextera XT DNA文庫制備試劑盒的反應(yīng)體積縮小至384孔板規(guī)格，顯著提高了實驗效率并降低了成本。研究團(tuán)隊特別指出："使用SPT Labtech的dragonfly discovery液體處理器，能夠精確分配裂解緩沖液和反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系，這對于保持單細(xì)胞RNA完整性至關(guān)重要。"
4交感神經(jīng)-卵泡對話的新發(fā)現(xiàn)
研究還揭示了交感神經(jīng)在卵泡發(fā)育中的關(guān)鍵作用。特異性消融交感神經(jīng)（ThCre/+ TrkAfl/fl cKO）后，小鼠卵巢原始卵泡增多，但大型有腔卵泡顯著減少。通過三維成像技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)衰老卵巢中交感神經(jīng)軸突密度顯著增加，而在小鼠模型中特異性消融交感神經(jīng)會擾亂卵泡發(fā)生過程。同時發(fā)現(xiàn)，老年小鼠（12月齡）和高級生殖年齡人類卵巢中，交感神經(jīng)軸突密度均顯著增加，推測與絕經(jīng)后雌激素水平下降的去抑制作用相關(guān)。
5潛在藥物研發(fā)的新靶點
體外受精實驗顯示，C57BL/6小鼠卵母細(xì)胞獲取數(shù)量9月齡時下降，而發(fā)育能力（2 細(xì)胞期、囊胚期成功率）6月齡就已下滑。轉(zhuǎn)錄組分析進(jìn)一步揭示：與顆粒細(xì)胞相比，卵母細(xì)胞衰老過程中經(jīng)歷更大的轉(zhuǎn)錄組變化——小鼠早期卵母細(xì)胞、人類晚期卵母細(xì)胞的年齡相關(guān)轉(zhuǎn)錄偏移最顯著；與此同時，研究人員發(fā)現(xiàn)，mTOR信號通路在衰老的卵母細(xì)胞中異�；钴S，而雷帕霉素處理能夠延緩小鼠卵巢衰老，這為抗衰老藥物研發(fā)提供了潛在靶點。
綜上所述
本研究成功建立了跨物種卵巢衰老的比較圖譜，不僅深化了對生殖生物學(xué)基礎(chǔ)機(jī)制的理解，也為相關(guān)藥物研發(fā)提供了重要資源。SPT Labtech的自動化技術(shù)平臺在這一突破性研究中發(fā)揮了不可或缺的作用，展現(xiàn)了先進(jìn)儀器設(shè)備在推動生命科學(xué)前沿研究中的價值。為全球科研人員提供了寶貴的資源，將加速卵巢衰老機(jī)制研究和相關(guān)治療策略的開發(fā)。隨著單細(xì)胞技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動化平臺的完善，我們對生殖衰老的理解將進(jìn)入新的階段，為解決年齡相關(guān)不孕癥提供新的希望。
參考文獻(xiàn)
Eliza A. Gaylord et al, Comparative analysis of human and mouse ovaries across age, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adx0659.
“ 本文旨在分享前沿科研進(jìn)展與技術(shù)應(yīng)用。SPT Labtech致力于為生命科學(xué)研究提供創(chuàng)新解決方案，推動科學(xué)發(fā)現(xiàn)向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。”
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