检索历史 清除

摘要不孕不育症作为影响人类健康的第三大类疾病，影响着全球数以百万的育龄期夫妇,给家庭和社会带来巨大的负面影响。在不孕不育病例的致病因素中，男性因素大约占到45％-50％,男性不育受到遗传因素影响的病例约为15％。睾丸、附睾、输精管和内分泌系统中任何一方面异常将导致精子功能和质量异常，并引起男性不育。临床上，男性不育分为无精子症（azoospermia）、少精子症（oligozoospermia）、弱精症（asthenozoospermia）、畸形精子症（teratozoospermia）,以及这些疾病的多重组合。男性不育的遗传基础非常复杂，目前研究发现至少有2000个基因参与精子发生的各个环节。<br>　　弱精症包括精子鞭毛多发形态异常（MMAF）和原发性精子运动障碍（PCD）。精子鞭毛多发形态异常，简称为MMAF,是一种精子鞭毛多发形态畸形的弱畸精子症，这一概念在2014年被法国科学家RayPF教授提出。根据世界卫生组织第5版《人类精液评估标准》，MMAF主要表现为无尾、短尾、折尾、卷尾以及不规则尾等几种类型,造成精子运动功能下降和受精障碍，最终导致男性不育。透射电镜表现为精子鞭毛纤维鞘、线粒体鞘、中央微管、外周微管、内外动力蛋白臂等多种超微结构的异常。MMAF病因具有复杂性和异质性，目前已知的MMAF致病基因只能解释约60％的MMAF病例,因此发现新的遗传因素仍然是男性不育遗传领域的一大挑战。<br>　　随着高通量测序技术的飞速发展，研究者利用全外显子测序技术（WES）和生物信息学分析技术对近亲婚配家系和散发男性不育症队列进行遗传学研究，陆续鉴定出一系列MMAF的致病基因，包括AKAP、DNAH、CCDC、CFAP、TTC家族基因，以及其它散发单基因突变。本研究中，我们主要通过关注CFAP、LRRC两个MMAF易感基因家族，来发现和鉴别导致男性不育的新致病基因。纤毛与鞭毛相关蛋白（CFAPs）家族是一组与纤毛和鞭毛发育及功能相关的蛋白，在纤毛和鞭毛的生物学发生、结构组装以及运动能力的维持中发挥重要作用。在生物进化过程中，富含亮氨酸的重复序列蛋白（LRRCs）的功能在纤毛和鞭毛生物中是高度保守的。据报道，已有多个CFAP和LRRC家族基因缺陷与MMAF和PCD相关。<br>　　CFAP61蛋白在进化上高度保守，在单细胞生物衣藻、四膜虫中，其同源蛋白为FAP61。在衣藻中，FAP61参与鞭毛和纤毛的构成，鞭毛钙调素和辐条相关复合体（CSC）结构由鞭毛相关蛋白61（FAP61）、鞭毛相关蛋白91（FAP91）和鞭毛相关蛋白251（FAP251）共同组成，并与放射辐条蛋白2（RS2）和放射辐条蛋白3（RS3）的基地部相连。在四膜虫中，FAP61或FAP251的突变导致RS3结构缺失，影响细胞表面纤毛或鞭毛的摆动波形和频率，导致细胞的游动能力下降。LRRC46是家族性前列腺癌症（PCa）、高级别浆液性癌症（HGSOC）、胶质母细胞瘤和鼻咽癌（NPC）、女性异位妊娠（ECT）等与纤毛有关疾病的候选易感基因。我们通过在BioGPS,NCBI,HPA,MGI等数据库中重点检索LRRC和CFAP的家族蛋白，发现LRRC46和CFAP61蛋白在生殖系统中的表型和功能均没有相关报道。<br>　　我们利用CRISPR/Cas9技术构建了基因敲除小鼠，对Lrrc46和Cfap61基因敲除小鼠的生长发育、精子发生、精子形态、精子功能等重要生物学事件开展研究，试图探究Lrrc46和Cfap61分子在雄性生殖系统发育过程中的潜在功能和调控机制。在本研究中,我们发现并鉴定两个MMAF的致病基因，分别是:Lrrc46和Cfap61。我们证明Lrrc46和Cfap61基因敲除小鼠表现出典型的MMAF表型，包括:无尾、短尾、折尾、卷尾以及不规则尾等几种类型，"9+2”微管结构破坏，雄性小鼠不育。LRRC46和CFAP61蛋白均在小鼠和人精子鞭毛中定位，这一结果提示Lrrc46和Cfap61突变或缺失会影响精子鞭毛的发生和结构的稳定。LRRC46和CFAP61可能参与人类男性MMAF或其他纤毛疾病而导致男性不育，为男性不育的分子诊断、遗传咨询和临床干预提供潜在的理论指导。