生命之初，胚胎的健康与否直接决定了新生命的未来。在辅助生殖过程中，胚胎的染色体数目是否正常（即“整倍体”）至关重要，因为染色体数目异常（即“非整倍体”）是导致着床失败、流产和出生缺陷的重要原因之一。目前，临床上筛查染色体是否正常的“金标准”是胚胎植入前遗传学诊断（PGT-A），然而，这项技术需要从胚胎上取走少量细胞进行检测，其“侵入性”操作本身是否会影响胚胎的发育潜力，一直备受关注。那么，有没有一种更安全、无创的方法，能够在不伤害胚胎的前提下，筛选出健康的胚胎呢？
这正是发表在《Reproductive Sciences》上的这项研究试图回答的问题。研究人员从胚胎发育早期的分子差异入手，探索非整倍体胚胎是否存在独特的、可被检测的生物学标志。他们惊奇地发现，早在胚胎发育的第5-6天，非整倍体胚胎就已经在“内吞”这个细胞摄取营养和信号分子的基本功能上，与正常胚胎走上了截然不同的道路。
为了深入探索这一差异，研究人员展开了一系列严谨的实验。他们利用来自江门市中心医院生殖医学中心、经知情同意捐赠的废弃胚胎作为样本，其中3枚为正常二倍体胚胎，3枚为非整倍体胚胎。研究采用了多项关键技术：首先，通过RNA测序（RNA-Seq）技术，对比了两种胚胎的转录组（即细胞内所有被转录的RNA）差异，并通过生物信息学分析寻找关键通路。其次，利用特异性的荧光分子探针，分别可视化地检测了胚胎细胞中网格蛋白依赖性内吞（CDE）和网格蛋白非依赖性内吞（CIE）两种途径的活性。再次，通过荧光定量PCR（qPCR）在胚胎和流产组织样本中对关键基因的表达进行了验证。最后，还采用高效液相色谱（HPLC）技术，对胚胎细胞内的游离氨基酸含量进行了定量分析，以探究其内部微环境的变化。
结果部分：
正常人类囊胚的转录组特征
研究者分析了3枚正常二倍体囊胚，鉴定出4835个共同表达的转录本，并确认其在22条常染色体上的基因表达比例无明显偏向性。基因本体（GO）功能富集分析显示，这些基因显著富集在“翻译起始”、“核糖核蛋白复合体生物发生”等与活跃蛋白质合成相关的生物过程，符合此阶段胚胎发育的特点。
非整倍体胚胎的转录组特征
通过对比正常二倍体与非整倍体胚胎的转录组，共鉴定出9731个差异表达基因，其中6134个上调，3597个下调。KEGG通路富集分析揭示，这些差异基因最显著地富集在内吞相关的通路中。其中，六个与内吞相关的基因（PSD3、ARAP2、SMAP2、CBLC、AGAP1、SH3GLB1）表现出显著的表达差异。
利用荧光定量PCR验证差异基因表达
在流产组织和胚胎样本中，qPCR验证了上述六个基因的表达差异。与非整倍体相关的基因PSD3、ARAP2、SMAP2表达上调，而AGAP1和SH3GLB1表达下调，趋势与测序结果一致。
囊胚和卵裂期胚胎的内吞作用研究
研究者使用红色荧光标记的低密度脂蛋白（LDL）探针检测CDE，使用异硫氰酸荧光素标记的叶酸（Folate, FA）探针检测CIE。结果显示，正常二倍体胚胎中，CDE活跃，细胞质内可见大量CDE内体，而CIE水平较低。相反，在非整倍体胚胎中，CDE水平显著降低，而CIE水平则显著升高。进一步的qPCR检测也发现，CDE的关键蛋白分子“网格蛋白重链”在正常二倍体中的表达显著高于非整倍体，而CIE的标志蛋白“小窝蛋白”在非整倍体中表达更高，验证了两种胚胎依赖的内吞通路存在根本差异。
非整倍体细胞中的蛋白质剂量失衡
研究者提出了一个假设来解释上述现象：在非整倍体细胞中，基因组失衡导致某些蛋白亚基过量表达，但缺乏与之配对的互补亚基，无法组装成完整的功能性蛋白质复合体，导致游离的蛋白亚基在细胞质中堆积。HPLC检测证实，与正常二倍体细胞相比，非整倍体细胞（包括胚胎和流产组织）中14种游离氨基酸的相对丰度显著升高，特别是甲硫氨酸。这种游离氨基酸的积累增加了细胞内的胶体渗透压，而正常的细胞膨压是CDE所必需的。因此，高渗环境抑制了CDE途径，迫使细胞转而增强对渗透压变化相对不敏感的CIE途径，以维持基本的物质摄取和代谢。
综上所述，本研究得出结论：在早期胚胎发育中，非整倍体胚胎与正常二倍体胚胎最显著的差异在于内吞途径。正常二倍体胚胎主要依赖网格蛋白依赖性内吞（CDE），而非整倍体胚胎则转向依赖网格蛋白非依赖性内吞（CIE）。这种转变源于非整倍体胚胎的基因组失衡导致的蛋白质剂量失调。过量的、无法组装成复合体的蛋白亚基转化为游离氨基酸，增加了细胞内渗透压，从而抑制了CDE，但触发了CIE的上调。同时，内吞下游的泛素化蛋白水解途径也被相应增强，这有助于降解多余的游离氨基酸，缓解细胞内的高渗状态，可能是胚胎的一种染色体“自我拯救”机制。
这项研究不仅揭示了非整倍体胚胎早期发育异常的独特分子机制，更重要的是，它识别出PSD3、ARAP2、SMAP2、CBLC、AGAP1、SH3GLB1这六个与内吞相关的差异表达基因，以及细胞内游离氨基酸谱的改变，为未来开发基于胚胎培养液代谢组学或外泌体转录组的无创、非侵入性的PGT-A替代筛查方法提供了极具潜力的生物标志物靶点，并为建立非整倍体胚胎致病性预测模型奠定了重要的理论基础。
