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复旦大学生物医学研究院的桑庆研究员是研究女性生殖的专家。作为本土培养的优秀科研人员的代表。近年来,其研究成果的价值得到了诸多重要奖项和人才项目的肯定。例如,在2022年和2023年,他作为第一作者或者通讯作者已连续发表2篇Science重磅文章。值得一提的是,评上研究员不到一年的时间,桑庆老师就获2023年度国家杰出青年科学基金资助。
桑庆,研究员,2007年毕业于烟台大学,获学士学位;2010年毕业于中山大学,获硕士学位;2013年毕业于复旦大学,获博士学位(导师为复旦大学生物医学研究院王磊教授)。毕业后就留校留组工作至今,历任复旦大学生物医学研究院博士后,生命科学学院青年副研究员、副研究员,生物医学研究院副研究员、研究员。他先手获得上海市优秀学术带头人(2021)、国家优秀青年科学基金(2018)、上海市自然科学一等奖(2020)等称号和荣誉。
桑庆研究员聚焦女性生殖疾病的遗传学。重点围绕人类卵子受精异常及早期胚胎停滞的遗传机制展开研究。自2013年以来,以第一作者或通讯作者 (含并列) 在N Engl J Med, Science, J Clin Invest, Sci Transl Med, Genom Biol, Am
J Hum Genet等期刊发表SCI论文40余篇。发现启动人类卵母细胞纺锤体组装关键结构huoMTOC;阐明人类合子分裂失败的首个致病基因BTG4及机制;揭示新发突变在人卵母细胞成熟和早期胚胎发育中的关键作用;发现核转运蛋白缺陷导致人类早期胚胎停滞的新机制。相关分子指标已被广泛应用于临床不孕患者检测中。人类精子卵子结合形成受精卵,启动胚胎发育,之后建立妊娠。正常数目、形态及功能性配子的产生是成功生育的前提。影响配子产生的相关疾病遗传学研究开展的较为深入,而影响配子自身质量的遗传学研究近年来才陆续开展。复旦大学王磊教授(桑庆为第一作者)团队发表了关于人类不育遗传学研究的最新综述。该综述首先对下丘脑-垂体-性腺轴(HPG axis)紊乱导致的配子产生异常进行了遗传学研究介绍,包括低促性腺素性功能减退症、高促性腺素性功能减退症(克氏综合征,特纳综合征,卵巢早衰),以及多囊卵巢综合征等。而后分别对影响精子自身活力、形态、发育,以及影响卵子成熟、受精及胚胎发育的致病基因进行了总结。精子异常由于表型容易观察、遗传学研究历史较早,因而涉及的致病基因相对较多。随着辅助生殖技术的不断应用,使得卵子、受精及早期胚胎发育异常的表型被不断发现,由此推动了此方向的遗传学研究,近年来已有二十余个致病基因被鉴定,展现了遗传因素在卵子质量中的重要作用。文章还阐明影响配子质量的因素是认识不孕不育机制及开展疾病治疗的关键一步。近年来针对不孕不育的治疗方法已有包括新药开发、肠道菌群、针对特定基因的个体化干预、基因编辑等,综述论文对此方面的研究进展进行了介绍。与其他复杂疾病相比,针对配子质量的遗传学研究的历史还相对较短,对相应病理机制的认识仍然有很大提升空间。这也造成了目前临床疾病分子诊断的局限性。此外,有限病理机制的认识以及配子伦理方面的制约,客观上也阻碍了相应治疗方法的开发及应用。同时,不孕不育研究仍然将存在诸多挑战,例如:如何更有效的获取生殖系统病发组织、如何更多提高疾病的分子诊断率、如何能将实验室中的治疗手段更有效的在临床中进行转化等等。文献链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf7760#tab-contributorsGenome Biol:揭示新发突变在卵子及胚胎发育异常中的重要作用卵母细胞成熟停滞和胚胎早期停滞是导致女性不孕的重要生殖表型,也是辅助生殖技术(ART)反复失败的原因。然而,这些女性不育相关表型的遗传病因尚不清楚。先前的研究主要集中在基于大谱系或近亲患者的遗传突变上。然而,新突变(DNM)在这些表型中的作用仍有待阐明。复旦大学桑庆研究员和王磊教授针对卵母细胞和早期胚胎异常患者开展了新发突变分析,首次解析了新发突变在卵母细胞和早期胚胎异常患者中发挥的重要作用。该研究同时选择新发突变最为富集的候选基因TUBA4A进行了功能验证,进一步证实了新发突变与卵母细胞和早期胚胎异常的密切关系。该研究为女性不孕患者及试管婴儿反复失败患者的分子诊断、遗传咨询提供了新的理论依据。文献链接:
https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-023-02894-0J
Clin Invest: 发现α核转运蛋白缺陷导致人类植入前胚胎停滞新机制植入前胚胎停滞(PREMBA)是女性不孕和辅助生殖技术反复失败的常见原因。然而,PREMBA的遗传基础在很大程度上还远远未被揭示。复旦大学桑庆研究员、王磊教授和上海交通大学附属第九人民医院匡延平教授等人使用606名患有PREMBA的女性与2813名对照组的全外显子组测序数据,进行了一项基于群体和基因的负荷测试,并确定了一个候选基因,即核糖核酸酶α7亚基(KPNA7)。体外研究表明,已鉴定的序列变体降低了KPNA7蛋白水平,损害了KPNA7.结合其底物核糖体L1结构域含蛋白1(RSL1D1)的能力,并影响了KPNA7-核转运活性。该发现揭示了对PREMBA发病机制的机制理解,PREMBA通过损害核蛋白转运发挥作用,并为PREMBA患者提供了诊断标志。文献链接:
https://www.jci.org/articles/view/159951纺锤体组装对于确保减数分裂和有丝分裂中染色体的准确传递至关重要。在体细胞中,有丝分裂纺锤体组装是由重复的中心体介导的,但在许多物种的卵母细胞中缺乏典型的中心小体。在啮齿类动物中,相邻极微管组织中心(aMTOCs)负责减数分裂纺锤体的组装,但长期以来人们一直认为人类卵母细胞在减数分裂纺锤体上缺乏突出的aMTOCs,因此人类卵母细胞核中相邻极纺锤体组装的确切机制尚不清楚。复旦大学王磊教授、桑庆研究员、孙晓溪教授等人发现人卵母细胞中存在着前所未知且与众不同的微管组织中心,研究者将其命名为huoMTOC(Human Oocyte Microtubule Organizing
Center)。为了确定驱动人类卵母细胞纺锤体微管成核的潜在蛋白质,作者通过免疫荧光或三维高分辨率活细胞成像,在2000多个人类卵母体内系统定位了86种人类中心体和微管相关蛋白质。然后,作者跟踪了在核膜破裂(NEBD)前后不同时间点确定的微管成核细胞的动态迁移。作者进一步下调了相应的蛋白质,以证实它们在微管成核和纺锤体组装中的作用。考虑到纺锤体微管成核缺陷会导致纺锤体组装受损和卵母细胞成熟异常,作者在1394名以卵母细胞发育停滞为特征的不孕女性患者队列中筛选了微管成核细胞成分编码基因的突变。研究表明人类卵母细胞具有aMTOC样结构,即huoMTOC,它是微管成核的主要部位,也是纺锤体组装所必需的。与小鼠卵母细胞中的aMTOC相比,huoMTOC在数量、定位和组成方面表现出截然不同的特征。这些发现表明,在人类卵母细胞中,微管成核和纺锤体组装的启动机制已经形成。该研究还发现TACC3的突变通过破坏huoMTOC的结构导致纺锤体组装缺陷,从而导致临床卵母细胞成熟停滞。这表明huoMTOC可能是评估人类卵母细胞质量的重要生物标志物。对huoMTOC的发现为人类卵母细胞中微管成核和纺锤体组装的生理机制提供了见解。这些发现也提高了对卵母细胞成熟停滞的病理机制的理解。文献链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7361Sci Trans Med:发现并命名了人类新遗传病-卵子死亡 不孕不育在男性和女性中都很常见,但女性不孕的生物学原因还不太清楚。复旦大学王磊教授、桑庆研究员(第一作者)和上海交通大学附属第九人民医院匡延平教授等人首次发现了一种全新的临床疾病,将其命名为“卵子死亡”。研究确定了四个具有遗传性女性不育和类似表型的家族,这些家族在受精前或受精后不久在体外表现为卵母细胞死亡。作者发现这种表型是由参与细胞通讯的通道蛋白Pannexin 1(PANX1)的突变引起的。在四个独立家系中,研究发现了细胞连接蛋白家族成员PANX1存在不同的突变, 通过细胞水平、爪蟾卵子、鼠模型等多个角度深入揭示了致病机制:突变通过影响蛋白糖基化、激活通道、加速ATP释放,致表型出现,从而证明了卵子死亡是一种全新的孟德尔遗传病及糖基化疾病,也是PANX家族成员异常的首个离子通道疾病。文献链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.aav8731N Engl J Med: TUBB8基因突变致人类卵子减数分裂阻滞人类卵子通过一系列结构及分子变化后发育为成熟卵子。成熟卵子与精子结合启动后续胚胎发育,并逐步产生出各种器官及组织。因此,人类卵子成熟是人类生殖及生命诞生的基础。自1978年第一例试管婴儿诞生以来,全世界每年上百万人次借助辅助生殖技术得以解决不孕不育的问题。上世纪90年代起,国际上陆续报道了一系列病例:一些不孕女性接受多次辅助生殖治疗,但均以失败告终。她们共同的特点是卵子成熟障碍:始终无法获得成熟的卵子。这个临床表型背后的遗传学因素及机制,一直未知。复旦大学王磊教授和纽约大学医学中心Nicholas J. Cowan教授(桑庆研究员为共同第一作者)首次发现了部分卵子成熟障碍患者的孟德尔遗传特点,综合运用遗传学及功能基因组学方法,利用遗传病例、细胞、酵母、鼠及人卵,在国际上第一次发现人类基因TUBB8的突变导致卵子减数分裂阻滞。部分突变来自于患者父亲,部分突变为新发突变。这些突变会造成蛋白质体外折叠异常,干扰细胞微管网络的形成、影响酵母微管的动力学、破坏鼠及人卵子纺锤体的组装,从而引起卵子成熟失败。该研究系统解析了相关突变的致病机制并建立了突变与疾病的因果关系,在女性不孕,卵子减数分裂,微管功能机制等方面都具有十分重要的意义。该基因的突变在高达30-40%的病例中被检测到,从而为这类病人的精确分子诊断、遗传咨询及最终的分子治疗提供了理论依据。文献链接:
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