体外受精(in vitro fertilization, IVF)是一种关键的辅助生殖技术,已广泛应用于人类不育治疗及家畜优良种质资源高效利用。尽管绝大部分IVF后代是健康的,但是越来越多的大样本人流行病学调查数据及小鼠、家畜等动物模型实验证据表明,IVF存在一系列潜在的短期和长期健康风险,例如：流产、早产、出生缺陷、性别比例失衡、较高的代谢疾病甚至癌症风险。目前,已有观点认为IVF引发的表观修饰异常是造成这些健康问题的主要因素。然而,这些表观修饰异常的性质以及其在IVF相关健康问题中的作用知之甚少,这使得IVF相关的问题始终不能从根本上解决。在这些健康问题中,IVF引发的性别失衡问题受到广泛的关注。自1991以年,这一现象在牛、猪和人上得到反复证实,但是具体机制一直没能得到解析。作为生殖健康的一个非常重要的指标,性别比例出现失衡会对社会稳定和群体行为造成长期的严重影响。IVF引发的性别失衡意味着IVF胚胎发育存在性别倾向性的发育缺陷。考虑到IVF引发的表观修饰错误可能是造成这些健康问题的主要原因,我们推测IVF可能扰乱了性别特异性的表观修饰事件,进而引起性别倾向性的发育缺陷及出生性别比例失衡。在此,利用小鼠、兔子、牛为研究模型,通过足够的样本数量(每组n>500)首次证实小鼠IVF胎儿存在出生性别比例失衡问题(57.17%vs.50.89%),这是由于围植入期雌性胚胎倾向性的发育异常所致；此外,发现雌性IVF附植前胚胎存在Xist表达抑制和印迹X染色体失活(imprinted X-chromosome inactivation, iXCI)不足的表观修饰错误。通过功能性补偿实验校正了IVF出生性别比例,证实IVF附植前胚胎中Rnf12/Xist基因低表达引发iXCI不足,造成围植入期雌性倾向性地发育异常,导致出生性别失衡。最终,发现在胚胎体外培养液中适时添加适量的视黄酸可以校正IVF引发的iXCI不足问题,并有效地校正出生性别比例。该研究表明IVF引起的表观错误在IVF引起的健康问题中具有重要作用,揭示这些表观错误有助于预防IVF健康问题。此外,比较E3.5、E7.5和E10.5三个重要发育阶段的体内胚胎(in vivo, IVO)和IVF胚胎的microRNA-seq数据,发现失调的microRNAs主要通过调控与癌症发生、遗传信息加工、葡萄糖代谢、细胞骨架组成及神经发生等过程的基因。进一步,发现IVF组胚胎中仅有miR-199a-5p从E3.5到E10.5持续低表达。通过功能性缺失与补偿性实验,证实IVF引发的miR-199a-5p低表达是造成IVF胚胎糖酵解率高、发育潜能降低、附植后胚胎存活率低的主要原因。综上,预防miR-199a-5p低表达可能是改善IVF围植入期胚胎发育的有效策略。本研究表明IVF操作及环境引发的表观修饰错误是导致IVF胚胎及出生后代健康问题的主要原因,发现并校正这些表观错误可有效预防这些健康问题。这一思想对于该领域的研究具有指引作用。将来针对其他的IVF健康问题,仍需要大量研究探索是由哪些具体的表观修饰错误引发的,进而提出针对性的解决方案。最终,实现IVF更加安全地应用。