卵子染色體數目異常是導致流產和出生缺陷的重要原因。近期發表的一項研究指出,卵子中異常染色體出現的頻率遠高於預期,並且和母體年齡無關。
12 月 10 日發表在《美國人類遺傳學雜誌》(American Journal of Human Genetics)上的一項研究發現,超過 7% 的人類卵母細胞含有至少一對交換失敗的染色體。(譯者注:即缺少交叉關聯蛋白的染色體,交叉是減數分裂裡染色體配對的行為。)這表明減數分裂重組失敗導致卵子染色體數目異常的可能性非常高。研究結果表明,從人類卵細胞發育開始,就有相當比例的卵母細胞註定是染色體異常的。但交換失敗染色體出現的頻率不受母體年齡的影響。
“這件事其實很重要,應當對公眾廣而告之,”研究第一作者,美國華盛頓州立大學(Washington State University)的 Terry Hassold 說,“我們早就知道,隨著母親年齡的增長,卵子染色體異常的可能性會增加,但這項觀察表明許多染色體異常與母體年齡無關。相反,它們是我們物種中極為常見的錯誤,其原因尚不清楚。”
減數分裂是形成卵子和精子的細胞分裂方式。它包括兩輪分裂,最終形成四個細胞,每個細胞只含來自父系和母系染色體的一個複製。在分裂之前,來自每一條染色體的父本和母本的遺傳物質會透過一個被稱為減數分裂重組(meiotic recombination)或交叉的過程進行交換。
重組失敗是非整倍性(aneuploidy)出現的一個主要原因,即染色體數目異常。但是這種影響的程度還不清楚,因為在此研究之前,還沒有人嘗試直接在人類卵母細胞(未成熟的卵細胞)中測定較少交換染色體的發生率。
為了填補這個知識空缺,Hassold 和合作者對胎兒卵巢中的不可交換染色體進行了大規模的群體分析。他們總共檢查了 160 個組織樣本中的 7396 個卵母細胞。為了確定含有一個或多個交換失敗染色體的人類卵母細胞的總比例,他們統計了缺少交叉關聯蛋白 MLH1 的染色體對數量。
研究人員發現,重組失敗的可能性高得令人驚訝。超過 7% 的卵母細胞至少含有一對交換失敗的染色體。作者認為,由於採用保守分析,這可能低估了人類卵母細胞中出現交換失敗染色體的真實頻率,實際值可能高達 10%-15%。
最小的常染色體(即 21 號和 22 號染色體)最有可能出現重組失敗。胎齡與交換失敗染色體出現的頻率之間也有一個微妙但有統計學意義的正相關。觀察表明,在大胎齡組中,非整倍體出現的頻率比小胎齡組高出了 1.6 倍。
“可能最令人驚訝的發現就是卵子中含有交換失敗染色體的比例很高。” Hassold 說,“我們從先前的初步研究和三體綜合徵妊娠中知道,這個值會很高,但直接在人類卵子中看到它還是有點讓人難以接受。”
接下來,研究人員將尋找會影響不可交換染色體出現可能性的基因變異。
最後,新結果可能具有相當大的實際臨床意義。Hassold 說:“從我們的諮詢經驗來看很明顯,那些經歷過流產或生下一個染色體數目異常孩子的夫婦經常會有內疚感。我們的研究結果表明,恰恰相反,許多染色體異常只是人類生物學因素引起的。”