非梗阻性无精子症新致病基因FER1L6在精子发生障碍中的作用及机制研究
批准号:
82101681
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
汤冬冬
依托单位:
学科分类:
精子发生异常与男性不育
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
汤冬冬
中文摘要
非梗阻性无精子症(NOA)是男性不育症中最严重的类型,然而大多患者病因不明,遗传因素是重要病因之一。前期我们通过全外显子测序,在2例NOA患者中分别发现了睾丸内高表达基因FER1L6的纯合和复合杂合突变。此前有报道FER1L6同源蛋白Ferlin在线虫及果蝇精子发生和卵子发生中发挥重要作用,而且FER1L6突变可能与人类卵巢早衰有关,但其在NOA中的作用尚未见报道。基于前期发现,本课题拟开展以下工作:(1)构建FER1L6基因敲除小鼠模型,进一步证实FER1L6在精子发生中的作用;(2)利用FER1L6基因突变患者和敲除小鼠模型,综合运用生物信息学分析以及各种细胞生物学技术,探索FER1L6参与精子发生的分子调控网络;(3)调查大样本的NOA患者及对照组FER1L6基因突变情况。以期从多层次、多水平阐明FER1L6在精子发生的作用及机制,为NOA的基因诊断与临床治疗提供新的分子靶点。
英文摘要
Non-obstructive azoospermia (NOA) is the most severe subtype of male infertility. Although the etiology remains elusive, the genetic factor is considered to be one of the most critical driving forces of NOA. In previous studies, we found homozygous and compound heterozygous deleterious variants of FER1L6 gene, which is highly expressed in testis, in two NOA patients by whole exome sequencing. It is reported that FER1L6 homologous protein Ferlin plays an important role in spermatogenesis and oogenesis in C. elegans and Drosophila, and FER1L6 mutations are involved in premature ovarian failure in human, while its functions in male NOA are still unclear. Based on preliminary results, we propose to: ① construct FER1L6 knockout mice and validate the crucial role of FER1L6 in spermatogenesis; ② explore the molecular regulatory network of spermatogenesis including FER1L6 by using FER1L6 knockout mice and patients with FER1L6 mutations, performing bioinformatics analysis and a series of cell biology assays; ③ investigate the frequency of FER1L6 gene mutations via a large sample comparison between idiopathic NOA and normal population. Our study will elucidate the role of FER1L6 in spermatogenetic, and provide a potential target for NOA gene diagnosis and clinical treatment.
本研究围绕 FER1L6基因在非梗阻性无精子症(NOA)中的作用及其潜在机制进行了系统性研究,采用遗传学分析、动物模型构建、分子生物学实验及生殖医学研究等多种方法,揭示FER1L6在精子发生过程中的作用。. 本研究成功构建了FER1L6基因敲除小鼠模型,并通过免疫荧光(IF)、HE染色、QPCR、Western Blot(WB) 等实验分析FER1L6在小鼠和人类睾丸中的表达情况。结果表明,FER1L6在睾丸组织中高表达,但其敲除并未导致睾丸结构或精子发生的显著异常。在小鼠生育力评估方面,本研究通过多轮配繁实验,分析FER1L6-/-小鼠的生育能力及精子质量,发现FER1L6基因的缺失并不会导致小鼠完全不育。此外,CASA精液分析结果进一步表明,FER1L6-/-小鼠仅精子活力稍有下降,精子浓度与野生型小鼠相当,提示FER1L6 可能并非精子发生所必需的基因。. 在人类NOA患者的遗传筛查方面,本研究收集了NOA患者和正常对照组的基因数据,并采用全外显子组测序(WES) 进行FER1L6基因突变筛查,但最终FER1L6基因的双等位突变病例未被检出,仅在部分NOA患者中发现杂合突变,且其突变频率在患者组与健康对照组间无显著性差异(P > 0.05),进一步表明FER1L6突变并非NOA的主要致病因素。. 此外,在项目执行过程中,本研究还开展了其他不育症相关致病基因的筛查,包括FSIP2新突变对精子鞭毛结构的影响、RXFP2基因突变与隐睾症及micro-TESE结局的关系,以及空气污染对男性性功能的影响等研究,相关成果发表在Int J Biol Sci、Expert Rev Mol Med、J Assist Reprod Genet、Front Cell Dev Biol等国际期刊。.综上所述,本研究通过FER1L6基因敲除小鼠模型、生育力评估、患者基因筛查及病理学分析,系统研究了FER1L6在精子发生中的作用,结果表明该基因并非哺乳动物精子发生所必需,但可能影响精子活力及部分生育能力,其在NOA中的遗传病因学作用有限。以本研究为基础的其他相关研究也为男性不育症的病因学研究提供了新的理论依据,并为NOA的遗传诊断、个体化治疗及生殖健康研究提供了新的方向。
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