2024年12月6日,由中国妇幼健康研究会联合广东省免疫学会、广东省健康科普促进会共同主办的生殖免疫学专委会第七次学术年会暨第八届中美国际生殖免疫学高峰论坛在粤港澳大湾区核心——广州南沙新区南沙花园酒店滨海会议中心隆重召开。本次会议规模宏大,吸引了来自中美两地数十位生殖医学大咖,共同研讨和交流我国生殖免疫学科最新前沿技术,更是一场推动和引领生殖医学未来时代的学术盛会。会议上,来自瑞之美(上海)生物科技首席科学家、中科院分子胚胎学家孙方臻教授受邀出席会议,并做专题演讲,分享了瑞之美生物科技科研团队通过重编程技术在生育科技领域取得重大突破——新一代ART技术成果展示。
剑桥大学:细胞重编程可逆
所有人都由受精卵发展而来,在受孕后的最初几天所形成的胚胎中,每一个细胞都有能力发育出成年个体的所有细胞类型。这种细胞被称为多能干细胞(pluripotent stem cell)。随着胚胎进一步发展,这些细胞未来可分化为神经细胞、肌肉细胞、肝细胞等——每一种都专门用于在成年个体中执行特定任务。从未成熟细胞到分化细胞的这一过程一直以来被认为是单向的,细胞在成熟过程中发生了某种改变,使其不再能够回到未成熟、多能的状态。
1962年,英国剑桥大学约翰·B.格登教授(John B. Gurdon)挑战了分化细胞禁锢于不可逆命运这一传统观念。发现细胞的分化是可逆的,通过用蝌蚪的成熟、分化的肠细胞核替换爪蟾卵细胞的细胞核,来测试这一假设。这个卵细胞发育成了一个功能完全正常的克隆蝌蚪,随后的实验重复也产生了成年爪蟾。他的实验最终证明:生物体内任何细胞的细胞核都包含该生物的全部基因信息。成熟、分化细胞的细胞核经过核移植到哺乳动物卵母细胞中,可以回到早期的全能及多能的发育状态,最终促成了哺乳动物的克隆技术(cloning),这一观点为后续的细胞替代和干细胞治疗研究奠定了基础。2012年,约翰·格登教授因在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖,更被称为“克隆之父”。
孙方臻教授:专注重编程研究,荣膺外籍院士
孙方臻教授1989年剑桥大学博士毕业后,博士后工作期间师从约翰·B.格登(John B. Gurdon)教授学习和研究细胞重编程,后被剑桥Wolfson(沃尔森)学院授予外籍院士。怀着对祖国生命科学事业发展的期待,孙教授学成归国后被邀请担任中科院遗传与发育生物学研究所所长,从事重编程技术研究。历经30余年的研究,孙教授以“卵子-受精-植入前胚胎表观遗传调控-胎盘发育-个体发育命运”为主线的发育生殖基础研究,对这个过程中的发育机制、正向及逆向重编程机制生成了清晰且系统的发现和理解,发现了母源内源性自然稳态重编程器。相较于传统IPS及其他已知重编程技术,自然稳态重编程基于卵子构建的全能干细胞无限接近于自然生育所生成的自然全能干细胞,该技术现已在辅助生殖医学中开展转化应用,未来将持续在器官原位重建、控衰、慢性疾病逆转等领域实现应用转化。
自然稳态重编程技术:控衰与慢性疾病逆转治愈更安全路径
2023年,我国65岁及以上人口数达到21676万人,占总人口的15.4%,我国已进入中度老龄化社会。随着年龄的增长,中老年人的各组织器官生理代谢功能和免疫机能逐渐衰减,且常同时存在心脑血管疾病、呼吸系统疾病、糖尿病、肾脏疾病等慢性疾病,罹患感染性疾病的风险显著增加。伴随免疫衰老,老年人慢病高发较为普遍,已成为人口老龄化社会的一大挑战。
孙教授原创研发团队站在发育系统生物学角度,用30年时间,在卵母细胞中发现衰老核心驱动因素、逆转衰老使细胞再年轻化、进一步实现控衰的卵母细胞重编程导航工具,开发出全球独家衰老细胞时空逆转再年轻化及稳态控衰解决方案!在不改变细胞身份前提下,将细胞的表观遗传时钟反向调拨,恢复年轻活力,修复衰老过程造成的损害,实现细胞水平层面的“返老还童”。同时还可以借助母源重编程路径获取全能性干细胞,基于此通过个体定制化种子细胞、功能细胞以及器官再造相关技术用于实现器官定制、器官原位重建、器官再造等医学难题,最终用于攻克疑难疾病治疗与细胞再生抗衰,为人类提供全生命周期的健康服务。
新一代ART技术:攻克女性高龄生育难题
我国不孕不育患者人数已超5000万,平均每8对夫妇中就有1对面临不孕不育,是当之无愧的不孕不育大国。我国21-49岁育龄妇女总人数为3.08亿,其中大龄单身女性更超3800万,有接近1/3的大龄妇女存在年龄相关的不孕症问题。随着生物医学领域的不断突破和技术的进步,生殖辅助技术如今成为越来越多困难不孕家庭的选择,目前,我国已成为世界上每年开展辅助生殖例数最多的国家。
据数据调查显示,目前多数辅助生殖中心的高龄与超高龄女性占比均超过50%,生育呈现出年龄越来越大的趋势,面对高龄生育这一世界级难题,更好、更安全的卵母细胞及胚胎培养技术至关重要。孙方臻教授团队研发了新一代ART技术——促卵母细胞体外成熟及衰老卵母细胞线粒体赋能新型受精培养液。通过增加废弃卵泡(未成熟卵母细胞)可用性,提升可移植胚胎数量,提高活产率。初步的临床验证数据显示,该技术使得总活产率从传统技术24%提升到53%,提升两倍多。新一代ART为试管婴儿技术提供了更高成功率的保障,可以降低医保负担,减少用户的周期数量,减缓患者医疗痛苦。
新一代卵子冷冻技术:应对生育力保存巨大需求及人口断崖式下滑压力
近年来,我国出生人口数量持续走低,据国家统计局数据显示,2023年我国人口自然增长率为-1.48‰,连续两年负增长,我国已持续进入超低生育率主导的人口萎缩新时代。与此同时,超过3800万大龄单身女性面临生育力断崖式下降压力和焦虑,生育力保存需求突出。
但是基于卵母细胞冻存的生育力保存技术体系普遍深度依赖含高浓度DMSO冷冻保护剂的技术体系。高浓度DMSO冷冻保护剂保障了卵母细胞冻存的结构完整性,但是一把双刃剑,同时会造成遗传、表观遗传层面的细胞毒性及损伤。因此卵子的冷冻手段与技术,不仅关乎最终生育的活产率,还很可能影响到后代子孙的表观遗传健康。更安全高效的卵子冷冻技术的重要性不言而喻。
鉴于此,孙教授研发团队优化操作流程,防空操作损伤,调整冷冻剂配方,综合考量冷冻和解冻过程卵子需要经受的物理、化学和物质交换、化学成分与细胞组分及细胞器产生互作的后果以及对卵子发育潜能的影响。转化出一款100%去除DMSO毒性的玻璃化冷冻新技术品类,全方位保障表观遗传稳定性。临床前验证数据安全有效性验证数据显示,每10个冷存卵子解冻后受精可获得5-7枚优质囊胚;反复验证,其冻卵存活率可达100%,冻卵IVF受精率达到81.46%,囊胚率达到92.5%。与新鲜胚胎发育而来的囊胚比较,采用含高浓度DMSO的冷冻技术体系,DNA损伤显著升高;而瑞之美DMSO-free冷冻技术体系,DNA损伤极轻或者检测不到。该新型冻存技术体系能够更高效、更安全地保存各个年龄段卵子的发育潜能!这一全新冻卵技术的成功研发,为国家提前储备更安全高效且自主可控的生育力保存新技术体系,为3800万大龄单身女性安全高效保存生育力、应对人口断崖式下滑提供一种可行的解决方案。
未来,瑞之美生物科技将持续在孙方臻教授为首席科学家的科研团队领导下,致力于揭示细胞自然重编程的深层生物学奥秘,基于原创科学发现搭建自然稳态重编程、抗衰与再生系统多应用型平台,将再生医学的潜力和价值充分应用到人类大健康需求中,让再生医学的产业发展成为“控制衰老、终结疾病、解决中国医保困境”的未来核心医疗!
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