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中国科大在基于协同抑冰的卵泡低温保存方向取得新进展文章来源:中科大官网 发布时间:2022-12-17

近日,中国科大信息科学技术学院赵刚教授与生命科学学院史庆华教授、安徽医科大学附属第一医院生殖医学中心曹云霞教授合作,基于结构仿生和空间物理场的协同抑冰效应,成功实现了小鼠卵泡的高质量深低温保存。

相关研究成果以“Microencapsulation and nano-warming enables vitrification cryopreservation of mouse preantral follicles”为题发表于国际期刊《Nature Communications》。该结果对基于卵泡的女性生育力保存具有重要的参考价值。

生育力保存是解决女性生育力降低这一全人类共同关注的重大健康问题的唯一手段。因卵泡来源丰富、获取方便、不涉及过多的伦理问题,其低温保存是对卵母细胞、胚胎和卵巢组织等低温保存的重要补充;此外,未成年女性和未婚女性肿瘤患者的卵泡保存几乎是其生育力保存的唯一手段。现有的卵泡低温保存方法,因其所用低温保护剂浓度过高、毒性过大,因而导致操作繁冗且保存效果不佳。

图. 小鼠卵泡的协同抑冰低温保存和3D培养体外成熟

基于此,中国科大低温生物医学研究团队开发了基于协同抑冰策略的小鼠卵泡低浓度低温保护剂玻璃化保存方法。他们将磁热和光热空间复温与水凝胶微封装结合,实现了协同抑冰,将渗透性保护剂的浓度降低了75%(仅为原来的约1/4)。其中空间复温技术可有效提升复温速率和温度分布均匀性,抑制复温过程可能出现的反玻璃化/重结晶,避免过大的细胞损伤。水凝胶封装则既可提供关键生化和力学微环境的调控,有力支撑复温后小鼠卵泡的3D培养体外发育;又可提供结构仿生低温保护,减少毒副性低温保护剂的需求;还可以实现卵泡与外界磁热和光热材料的物理隔离,提高生物安全性。经此方法保存的卵泡,冷冻复苏后其存活率提高了约1/3;且其经体外3D培养后可成功排出成熟的卵母细胞,该卵母细胞进一步体外受精并移植到代孕小鼠体内可产下健康的子代小鼠。综上所述,该研究建立了一个集成了微封装、冷冻、复温和3D培养的一体化平台,为卵泡的保存和充分利用提供了一套独特的解决方案。

中国科大信息学院博士生田聪会为本文的第一作者,中国科大信息学院赵刚教授与生命科学学院史庆华教授为文章的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委和安徽省科技厅的资助。

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34549-2

https://www.nature.com/articles/s41467-022-34549-2