近日，复旦大学附属妇产科医院张锋教授与安徽医科大学曹云霞教授共同牵头的男性不育多中心合作，发现人类弱畸精子症的新致病基因TTC29。11月14日，研究成果在线发表于《美国人类遗传学杂志》（The American Journal of Human Genetics）。
图1：正常精子形态（A）和TTC29基因缺陷患者的精子形态（B-E）
不孕不育是现阶段影响人类生殖健康的重大问题之一，在全世界范围内有五千万的夫妻面临生育问题，其中男性因素约占30％-55％。在引发男性不育的众多因素中，精子质量下降越来越多的引起人们的关注。临床上，男性不育的诊断通常仅仅是基于精液参数进行的描述性分类，如弱精子症、畸形精子症等，而隐藏在精液参数异常背后的病因却复杂多样。
图2：正常精子（i, iv）和TTC29基因缺陷患者的精子超微结构（ii, iii, v, vi）
精子，作为男性独有的生殖细胞，产生于睾丸组织的生精小管，经过减数分裂、染色质浓缩以及细胞形变等一系列过程形成“蝌蚪”形的精子，进入附睾中获能进一步发育成熟。成熟的精子通过尾部摆动游经阴道、宫颈管、子宫，在输卵管壶腹部与卵子相遇并完成最终的受精过程。因此，正常的形态和活力是精子完成受精过程的重要保障。弱畸精子症，作为导致男性不育的一个重要类型，已经被报道与遗传变异有着很大的相关性。
由张锋教授领导的关于弱畸精子症遗传变异及致病机制的研究，利用全外显子组测序和高效的基因组数据分析方法，已发现多个相关致病基因，总体遗传解析率已达80%。最近的这项研究中，课题组又从80例汉族弱畸精子症患者中鉴定到了3例（3.75%）TTC29基因的罕见双等位基因突变。研究发现，TTC29缺陷患者的精子尾部呈现出多种畸形形态（图1）以及异常的超微结构（图2）。此外，该研究通过CRISPR-Cas9技术构建了Ttc29敲除小鼠模型，通过对小鼠生育力及精子相关表型的研究，进一步证实TTC29基因缺陷导致精子活力的严重下降和形态异常。
图3：Ttc29基因突变小鼠ICSI结局
据介绍，目前基于卵胞浆内单精子显微注射（ICSI）的试管婴儿技术可以帮助弱畸精子症的男性不育患者生育自己的生物学后代。但前期的研究中发现对于携带不同遗传变异的弱畸精子症患者而言，他们通过ICSI取得成功妊娠的概率却不尽相同。因此，对于不同遗传背景下ICSI结局的探究显得尤为重要。该研究中，基于构建的Ttc29敲除小鼠模型，研究者们对基因编辑的小鼠精子进行了ICSI实验，结果显示,Ttc29敲除小鼠的精子可以获得与野生型小鼠近乎相同的2-cell率和囊胚率（图3）。与此一致的是，本研究中携带TTC29突变的三位患者均使用自己的精子进行了ICSI助孕，并且都获得了良好的妊娠结局。因此，该研究成果将为男性不育的分子诊断、遗传咨询和临床干预提供新的理论指导。
复旦大学附属妇产科医院刘春雨、刘王杰、汪凌波，安徽医科大学第一附属医院贺小进，以及苏州市立医院杨慎敏为本文共同第一作者。中科院生化细胞所李劲松研究员课题组、浙江大学冷冻电镜中心为本研究提供了技术支持。该研究获得了国家杰出青年科学基金、上海市级科技重大专项“国际人类表型组计划（一期）”、上海市重中之重临床医学中心项目的支持。
