喜报：揭示MMAF新病因，探讨精子形成障碍异质性发生机制 --上海市一男科获评2023年亚洲男科学杂

近日，亚洲男科学（Asian Journal of Andrology）期刊编辑部从2021年至2022年在《亚洲男科学》上发表的论文中，以论文质量与影响力为依据，评选出20篇杰出论文予以表彰。上海市第一人民医院泌尿外科临床医学中心男科与辅助生殖医学科合作发表的“Novel mutation in ODF2 causes multiple morphological abnormalities of the sperm flagella in an infertile male”有幸获选。

01 获选文献简介

1、精子鞭毛多发畸形（MMAF）

在这项工作中，市一男科团队通过对一名具有典型精子鞭毛多发畸形（MMAF）症状，精子完全不动的男性不育患者进行基因测序与表型分析，揭示了导致这名患者MMAF表现的2型外致密蛋白（ODF2）新发突变，同时与市一辅助生殖医学科合作，利用激光辅助精子挑选技术（LAISS）从该名患者完全不动的精子中挑选出具有受精发育潜能的精子，使这名患者实现了当父亲的愿望。

MMAF是一类表现多样，遗传因素复杂的畸形精子综合征。其突出的表现为精子尾部不同程度的畸形，包括加粗、弯折、短促、卷曲等表现。MMAF直接导致精子活力严重下降甚至完全丧失，是男性不育的重要原因之一。随着全外显子测序技术在临床疾病遗传病因筛查中的应用，越来越多与MMAF相关的致病基因被发现。然而，仍然有接近50%的MMAF病因仍未被揭示。

2、 ODF2突变导致MMAF

市一男科团队的工作首次报道了因ODF2突变导致的MMAF临床病例。尽管ODF2是精子鞭毛的重要组成成分，在早前ODF2功能研究中，已经有报道揭示小鼠Odf2突变与精子尾部异常有关，ODF2突变导致的临床病例一直未见报道。市一男科团队发现的这一病例是首个被报道的ODF2突变导致MMAF的临床病例。这一发现证实了ODF2突变与临床不育症之间的相关性，扩充了临床MMAF候补致病基因。

市一男科团队的工作强调了杂合突变对生育力的影响。在以往对不育致病基因的筛查工作中，往往只有纯合突变会引起研究者的重视。杂合突变一般存在野生型基因的补偿，不会导致明显表型。能导致严重不育的杂合突变往往无法遗传给下一代，因此很少被观察到。而这例杂合突变患者的致病基因遗传自其携带杂合突变的母亲，卵母细胞的发育与功能不涉及尾部纤毛的作用，因此携带该突变的女性生育能力未受影响。市一男科团队的工作提示了与不育相关的致病杂合突变自然遗传的可能性。

市一男科团队的科研工作者进一步分析了ODF2基因在生物学进程中扮演的多重角色，其中作为催化者的角色在杂合突变中因野生型基因对其功能的补偿而不会受到明显影响。而作为一种结构基因，不同程度的突变会带来多种不同的结局。当结构基因的严重突变导致整个基因产物丧失功能，无法作为材料参与生物结构形成时，因为野生型基因补偿效应的存在使突变带来的影响被掩盖。但是，当突变不影响结构基因产物作为材料参与生物结构的形成时，突变导致的缺陷就会掺入生物结构中，因缺陷产物掺入程度的不同而导致不同的后果。ODF2突变在这例患者身上就体现了这样的作用，其表现与Odf2杂合突变小鼠的表现高度吻合。值得一提的是， Odf2纯合突变会导致小鼠在胚胎时期死亡，提示了ODF2突变携带患者在考虑生育时进行遗传咨询的必要性。

3、 LAISS提高ICSI受精率

市一辅助生殖医学科在这项合作研究中证实了LAISS在MMAF患者辅助生殖治疗中的价值。MMAF患者精子活力受到严重影响，甚至完全丧失。不动精子往往伴随着低较的精子存活率，尽管通过单精子卵胞浆内注射（ICSI）技术，不动精子也能够使卵子受精而获得后代，但是成功率极低。胚胎学家开发出了多种用来在不动精子中挑选可用精子以提高试管成功率的技术，市一辅助生殖医学科通过将LAISS与实验室常用的不动精子筛选方法——低渗肿胀实验（HOS）进行比较，证实LAISS可以有效提高选择出的可用精子用于ICSI的受精率，改善胚胎质量，最终使患者获得了活产子代。

最后，在这项工作中，市一男科团队的科研工作者提出了一个用以解释精子表型异质性的模型。在临床工作中，我们经常观察到这样的现象：即使来自于同一名患者，具有完全相同遗传背景的精子间也存在各种差异，这种异质性在畸形精子症患者身上表现得更为显著。具体到这例患者身上，其精子形态表现从接近正常到尾部完全缺失，不同程度的尾部缺陷形态都可以被观察到。此前，鲜有理论对同一个体精子异质性现象的形成机制进行解释。市一男科团队科研工作者提出，由于生精细胞发育过程中通过细胞间桥互相连接实现细胞间通讯以保证发育的同步，在减数分裂过程中同源染色体互相分离后，杂合基因产物在不同子代细胞间存在差异表达，细胞间桥的存在使这些基因产物在不同细胞间交换，因位置关系形成丰度差异，从而使子代细胞表型进一步多样化。这个模型很好地解释了精子异质性的现象，是这项工作的一大亮点。

• 02 第一 / 通讯作者介绍

第一作者

朱子珏

2013年毕业于上海交通大学,分子生物学与生物化学博士，中国妇幼保健协会生育力保存专业委员会青年委员。2013年-2015年于上海交通大学医学院附属仁济医院、上海市人类精子库从事博士后研究工作。现工作于上海交通大学附属第一人民医院泌尿外科临床医学中心男科，科研助理，主要负责精子发生相关基础研究与生育力保存工作。

其参与了973课题“减数分裂及其异常导致不育患者生育力的重建”、863课题“单个精子转录组学、基因组学特征及其在男性不育诊断中的应用”、国家自然科学基金“研究尼古丁对小鼠精子mRNA及非编码RNA的影响”、国家自然科学基金课题“人精原干细胞自我更新与分化为精子细胞的分子机理”以及国家自然科学基金课题“VEGFC/VEGFR3调控人精原干细胞增殖与分化的作用及其信号通路研究”等课题研究工作。主要研究方向为精子发生障碍及其机制研究，以及生育力保存与辅助生殖新技术开发，近年共参与发表SCI论文十余篇，相关文章发表于Translational Andrology ＆ Urology, International Journal of Biochemistry and Cell Biology, Asian Journal of Andrology，Cell Cycle与Scientific Reports等刊物。

王一洲

医学硕士。原南京医科大学临床医学院，上海市第一人民医院泌尿外科临床医学中心男科研究生，现就职于常熟市第二人民医院泌尿外科。主要方向为男性不育的临床与基础研究。目前承担常熟市卫健委课题1项。

通讯作者

李 铮

国家区域医疗中心上海市第一人民医院蚌埠医院执行院长/上海交通大学医学院附属第一人民医院主任医师、教授、博导、男科主任。

国家重点研发计划首席科学家，中国人体健康科技促进会男科专委会主任委员，中国生育力评估与干预项目主委，曾访学美国、加拿大与香港地区。专注精子发生障碍与男性功能障碍的临床与基础研究，构建男性不育显微手术治疗体系，创建阴茎假体置入术新方案，创新显微精索静脉曲张“双牵拉”手术技术，建立阴茎整形新术式，率先建立单精冻融试管婴儿技术。带领男科团队荣获上海医学科技进步一等奖，教育部科技进步二等奖，帮助不育与性功能障碍家庭生育健康子代。

陈 威

上海交通大学医学院附属第一人民医院辅助生殖医学科资深胚胎学家，丰富的临床和实验室工作，并致力于单精子冷冻生育力保存、卵母细胞激活方面的研究。DPV单精子冷冻和umSSC超微量单精子冷冻技术发明者，并2016成功出生国内第一例单精子冷冻技术试管婴儿。目前以第一或通讯作者发表 SCI 论文6篇，获得国家发明专利1项，实用新型专利1项。