近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所海水養殖生物育種與可持續產(chǎn)出全國重點(diǎn)實(shí)驗室邵長(cháng)偉研究員團隊通過(guò)創(chuàng )建工程化外泌體靶向遞送功能分子（miRNA）至魚(yú)體性腺，實(shí)現了對性別關(guān)鍵基因的精準調控。這是工程化外泌體在水產(chǎn)動(dòng)物中的首次開(kāi)發(fā)應用，將在水產(chǎn)動(dòng)物基因功能精準調控及生殖干細胞靶向移植等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。研究成果以“Exosome Delivery to the Testes for dmrt1 Suppression: A Powerful Tool for Sex-Determining Gene Studies”為題發(fā)表于藥物遞送領(lǐng)域國際著(zhù)名期刊Journal of Controlled Release（國際控制釋放學(xué)會(huì )的官方學(xué)術(shù)雜志）。

 

　　外泌體（Exosomes）是大多數細胞都能分泌的細胞外囊泡，直徑約100納米，因其具有免疫原性低、毒性低等優(yōu)勢，使其成為極具潛力的功能分子和藥物遞送載體，然而目前其應用僅局限于人類(lèi)等哺乳動(dòng)物醫藥研究領(lǐng)域。邵長(cháng)偉研究員團隊以半滑舌鰨為模型，以多種動(dòng)物中較保守的性別關(guān)鍵基因dmrt1為調控對象，通過(guò)生物信息學(xué)與分子、細胞生物學(xué)實(shí)驗方法，成功構建了工程化外泌體，實(shí)現了dmrt1調控分子向半滑舌鰨精巢細胞的靶向遞送。

 

　　該工程化外泌體構建技術(shù)體系主要包括內含物的篩選、靶向肽的確定以及工程化外泌體的制備三部分。內含物的篩選是指通過(guò)TargetScan和miRanda預測以及雙熒光素酶、性腺細胞培養等實(shí)驗，篩選出能夠有效抑制dmrt1性別決定基因表達的miRNA。靶向肽的確定首先要通過(guò)半滑舌鰨精巢單細胞測序、全轉錄組測序等技術(shù)篩選出精巢Sertoli細胞膜高表達的受體FSHR，再通過(guò)Alphafold建立FSHR受體及其天然配體FSH的三維復合物結構，最終獲取結合域候選關(guān)鍵肽段。工程化外泌體的制備則首先要通過(guò)差速超速離心方法提取卵巢細胞外泌體，并使用磷脂膜錨定技術(shù)將候選肽段加載到外泌體膜表面，再通過(guò)細胞和活體實(shí)驗分別驗證獲得高效靶向半滑舌鰨精巢的工程化外泌體。最后通過(guò)活體注射方式，將該工程化外泌體應用于活體靶向抑制半滑舌鰨精巢dmrt1的表達，證實(shí)了dmrt1在維持精巢形態(tài)結構和促進(jìn)精子發(fā)生過(guò)程中起到重要作用。該技術(shù)體系的建立不僅實(shí)現了對性別相關(guān)基因功能的精準調控，還應用到了魚(yú)類(lèi)生殖干細胞的靶向移植研究中，有望大幅提高生殖干細胞的移植效率，展示出了較強的應用潛力。

 

　　本研究是在該團隊首次證實(shí)魚(yú)類(lèi)性別決定與分化的ceRNA調控機制、魚(yú)類(lèi)性別發(fā)生的細胞學(xué)基礎等工作之后（Genome Research, 2022;Science China Life Sciences, 2022），在魚(yú)類(lèi)性別決定與分化表觀(guān)遺傳領(lǐng)域取得的又一重要標志性成果。

 

　　黃海水產(chǎn)研究所博士后朱騰飛為論文第一作者，邵長(cháng)偉研究員為論文通訊作者。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者青年專(zhuān)家、國家高層次人才特殊支持計劃、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專(zhuān)項資金、院創(chuàng )新團隊、青島市博士后應用研究項目等的大力支持。

 

　　原文鏈接：

 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168365923006144?via%3Dihub