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《Science》揭示肌动蛋白对早期胚胎染色体组织的重要意义，PGT如何识别有丝分裂错误？
近期《Science》杂志发表的研究“Actin organizes chromosomes and microtubules to ensure mitotic fidelity in the preimplantation embryo”揭示了肌动蛋白(actin cytoskeleton)在早期胚胎有丝分裂中的关键作用，颠覆了传统上认为微管(microtubules)和纺锤体是染色体组织唯一核心的观点[1]。
(来源：Science杂志)
肌动蛋白在胚胎有丝分裂中的新角色
传统观点认为，纺锤体微管是染色体分离的主要驱动力，而肌动蛋白仅起辅助作用。然而，新研究发现肌动蛋白直接参与染色体组织，帮助染色体正确排列和分离。同时还可以调控纺锤体定位和稳定性，确保有丝分裂的精确性。
核内肌动蛋白网络在细胞有丝分裂的间期至前期逐渐活跃，其密度在小鼠胚胎细胞中小幅增加。这一网络通过肌球蛋白-10(Myosin-10)与染色体直接结合，形成物理连接，帮助前期染色体定位在细胞核周边，为后续核膜破裂后微管高效捕获动粒(kinetochores)奠定基础。
实验表明，当Myosin-10被抑制或功能破坏时，染色体无法正常定位至核周边，导致染色体聚合时间延长(从80分钟增至120分钟以上)，且分离错误率上升(从10%增至30%以上)。这些发现揭示了核内肌动蛋白-Myosin-10系统在确保有丝分裂精确性中的关键作用，为理解胚胎发育异常及染色体疾病提供了新视角[1]。
有丝分裂错误的结果是什么?
有丝分裂是细胞分裂的核心过程，确保遗传物质被精确分配到子细胞中。然而，当有丝分裂发生错误时，可能导致染色体数目或结构异常，进而引发一系列严重后果，包括细胞凋亡、发育缺陷、癌症等。常见的错误包括染色体不分离、纺锤体组装缺陷或细胞质分裂失败，这些错误会导致子细胞获得过多或过少的染色体(非整倍体)。例如，唐氏综合征(21号三体)就是由卵子或精子减数分裂或有丝分裂错误引起的。在早期胚胎中，非整倍体细胞比例过高可能导致胚胎停育或流产。
此外，有丝分裂错误还可能产生微核(micronuclei)或染色体断裂，进一步导致基因组不稳定。在辅助生殖领域，胚胎有丝分裂错误是试管婴儿失败和出生缺陷的重要原因之一，这也解释了为什么第三代试管婴儿(PGT)需要通过遗传学筛查来排除非整倍体胚胎。
PGT技术如何发现有丝分裂错误?
第三代试管婴儿技术(PGT)主要通过分析胚胎细胞的染色体状态来筛查有丝分裂错误，如非整倍体或嵌合体。PGT技术主要分为PGT-A(非整倍体筛查)、PGT-SR(结构异常筛查)和PGT-M(单基因病筛查)。其中，PGT-A是通过检测胚胎滋养层细胞的染色体状态，从而识别整倍体、非整倍体或部分嵌合体胚胎。
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[1] Hernandez B, Tetlak P, Domingo-Muelas A, Akizawa H, Skory RM, Ardestani G, Biro M, Liu X, Bissiere S, Sakkas D, Plachta N. Actin organizes chromosomes and microtubules to ensure mitotic fidelity in the preimplantation embryo. Science. 2025 May 22;388(6749):eads1234.
