对于人类来说，一个受精卵并不能保证繁殖成功。大多数胚胎在受精后的几天内停止发育并死亡，通常是因为它们的染色体数量异常。现在，哥伦比亚大学瓦格洛斯医学院的研究人员发现，这些错误中的大多数是由于在细胞分裂的最初阶段DNA复制的自发错误。
这些发现为人类生殖的基础生物学提供了新的见解，从长远来看，可能会提高IVF繁殖成功率。这项研究发表在7月19日的Cell杂志上。
早期胚胎的挑战性任务
人类卵子受精约24小时后，细胞分裂过程开始。在细胞分裂过程中，整个基因组，包括46条染色体包含30多亿对DNA碱基对必须被忠实地复制。这些重复的染色体组必须被分离，以便每个子细胞得到一套完整的染色体组。
在许多为体外受精而创造的人类胚胎中，出现了一些问题，胚胎中的一些细胞染色体太少或太多。
“对早期胚胎来说，复制基因组是一项具有挑战性的任务，”该研究的负责人、哥伦比亚大学发育细胞生物学(儿科)助理教授Dieter Egli博士说。
研究人员长期以来一直认为，错误发生在细胞分裂的最后阶段，当重复的染色体组分裂成两个相同的子细胞。这些失败大多归因于微管纺锤体的问题，该装置将两组染色体分开。
但Egli的研究发现，染色体异常源于细胞分裂过程中发生的错误，当基因组的DNA被复制时。他的研究发现，如果DNA不能精确复制，纺锤体就会出现故障，并将错误数量的染色体放入每个子细胞中。当DNA复制异常时，纺锤体不能正常工作。“在以前的研究中，这在很大程度上被忽视了——因为当这是正常发育的关键要求时，为什么胚胎会允许基因组的完整性受到损害？”
尽管这些研究是在培养皿中培育的胚胎进行的，包括接受体外受精的个体和没有寻求生育治疗的卵子捐赠者，但同样的问题可能会导致人类自然繁殖的胚胎失败。
DNA错误来源的线索
胚胎中DNA复制错误的来源似乎来自于DNA双螺旋结构中的障碍。虽然这些障碍的确切原因尚不清楚，但它们会导致DNA复制暂停，甚至停止，从而导致DNA断裂和染色体数量异常。
研究人员发现，在人类胚胎细胞分裂的第一个周期，以及随后的细胞分裂中，自发的DNA错误可能会发生。如果早期胚胎中太多的细胞受到染色体异常的影响，胚胎就不能进一步发育。
试管婴儿
大多数为体外受精而创造的人类胚胎在受精后的几天内停止发育。人类发展的这种低效是成功生育治疗的障碍。
“许多接受生育治疗的女性需要多个体外受精周期才能怀孕，有些人甚至从未怀孕。这不仅非常昂贵，而且在情感上也很让人接受 。”
研究人员正在计划进一步研究DNA在复制过程中的损伤，希望了解人类生殖系中正常的和致病的变异。从长远来看，这些研究可能会为体外受精患者带来降低基因异常和胚胎损耗风险的方法。
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