中国农业大学田见晖教授领导的团队首次揭示了小鼠体外受精（IVF）胎儿出生性别比例失衡的机制，并且通过针对性地调整IVF培养体系，解决了IVF性别失衡问题。研究成果以"Impaired imprinted X chromosome inactivation is responsible for the skewed sex ratio following in vitro fertilization"为题于2016年3月7日在美国科学院院刊Proceedings of the National Academy of Sciences发表

Schematic diagram of the experimental design. Embryos after IVO and development (IVO group, control) or IVF and culture (IVF group) were sampled at the blastocyst stage, E7.5, and at birth (E19), followed by detailed examinations.

该研究首先证明，IVF胚胎雄性出生率显著高于雌性（57.17% vs.50.89%）。基于IVF和IVO囊胚性别比接近50%，可见IVF胚胎雌雄比例失衡不在植入前发生。胚胎在E4.5开始附植，最早可见于E7.5 IVF胚胎存活率较低，表现为胚胎形态异常，胚胎外组织异常。这些数据表明IVF胚胎存在围着床阶段雌性偏向性发育缺陷，造成IVF后代性别比例失衡。

XCI（X染色体失活）是早期发育中雌性胚胎为了平衡与雄性胚胎X染色体基因表达剂量而发生的特异性表观修饰，通过这一表观修饰使得雌性胚胎的一条X染色体表达沉默。由于本研究所观察到的雌性偏向性缺陷与在由父系遗传的Xist突变引起的XCI紊乱的小鼠胚胎中所描述的缺陷相似，因此我们推测IVF胚胎可能具有受损的XCI。小鼠胚胎发育过程中经历两波XCI：在早期植入前胚胎中启动并持续存在于胚胎外组织中的iXCI，以及发生在植入后不久胚胎细胞中的随机XCI (rXCI)。H3K27me3是通过X染色体广泛异染色质化实现转录抑制来建立XCI的经典标记物。该研究首先证实，rXCI在形态正常或异常的E7.5 IVF雌性胚胎中均未受损，因为H3K27me3富集几乎在所有外胚层细胞中均正常。进一步的研究发现，IVO和IVF雄性囊胚均没有H3K27me3结构域，几乎所有IVO雌性囊胚在每个滋养层细胞中一致显示单个H3K27me3结构域，而相当比例的IVF雌性囊胚含有缺乏H3K27me3结构域的滋养层细胞，其比例范围为4.8%至100.0%。也就是说，IVF会造成雌性胚胎XCI不足。此外，在其他物种中也存在这样的XCl损伤。

接下来，该研究开始证明受损的iXCI是否是导致IVF胚胎中雌性偏向发育缺陷和性别偏差的原因。XCI是由Xist RNA启动的。IVO和IVF雄性均没有Xist表达。相当大比例的IVF雌性桑葚胚显示每个卵裂球核内Xist结构域的缺失。此外，Rnf12在植入前IVF雌性胚胎中下调。siRNA敲除Rnf12导致植入前雌性胚胎细胞核内Xist下调和Xist结构域丢失。Rnf12的过表达导致Xist表达增加，达到与XCI启动期间IVO胚胎中的水平，显著改善IVF女性胚胎中的iXCI状态，显著降低E7.5形态异常雌性胚胎比例（4.09% vs. 9.89%）。由于Rnf12/Xist上调而改善的iXCI状态可以挽救IVF雌性胚胎的发育缺陷，将IVF后代的出生时性别比由58.16％校正为51.92％。研究结果表明，iXCI损伤是一个主要的表观遗传错误，导致小鼠IVF后代出现雌性偏向的发育缺陷和出生性别比失衡。

本研究随后探究在培养基中补充表观遗传调节剂来改善iXCI状态是否可以防止小鼠IVF后代的性别失衡。研究发现，在胚胎培养液中适时地加入低剂量的视黄酸可显著改善上调Rnf12/Xist表达，改善IVF胚胎的iXCI状态，缓解雌性胚胎的发育异常，并有效地将IVF后代的出生性别比由57.17%纠正为52.03%。

A model illustrating the causal role of iXCI in sex skewing in mouse IVF offspring.

本研究提出了一种通过针对IVF引起的错误表观遗传修饰来预防性别偏差和IVF相关并发症的潜在策略。此外，考虑到表观遗传重编程在早期胚胎发育中的关键作用，表观遗传修饰的改变也可能涉及其他因素引起的性别偏差。

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26951653/