【Science子刊】单细胞测序应用于男性不育——优化圆形精子细胞注射技术新途径

无精症是导致男性不育的主要因素，其发生率约为男性总人口的1%。在一些不育的男性中，圆形精子是睾丸活检期间可见的最成熟的单倍体细胞，圆形精子细胞注射（ROSI）的发育可以帮助他们拥有自己的后代。尽管有关于ROSI技术临床应用的研究，但限制该技术的一个主要瓶颈是重建胚胎的发育潜力受损;因此，有必要阐明ROSI胚胎中这种表型背后的机制。

近日，来自南方医科大学基础医学院的白晓春教授、赵小阳教授等研究团队在《Science Advance》杂志上发表了相关研究成果。研究揭示了ROSI胚胎中的重编程缺陷，以了解发育潜力受损的潜在机制，并为ROSI技术优化提供了途径。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3976

圆形精子细胞

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圆形精子细胞注射（ROSI）是一种将精液或睾丸取出的成熟精子的前体细胞（圆形精子细胞）注入卵子助孕的技术。通过这项技术，可以使没有成熟精子的男性不育患者也能生育自己的子女。然而，这项技术目前成功率比较低，在临床如果要真正得到应用，需要解决准确识别圆形精子细胞，以及卵子激活的难题，还需要明确出生的子代有无生育障碍、畸形和健康方面的风险。

圆形精子细胞注入卵子通常无法激活卵子，而只有激活卵子，卵子才可以完成第二次减数分裂和正常受精，表明成熟精子特征不仅仅是有活力可以游动，还需要能诱导钙离子震荡，激活卵子。成熟精子含有这种可以激活卵子的因子成分和结构目前尚不清楚。

单细胞测序

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随着单细胞测序方法的出现，特别是基于单细胞多组学测序的方法，现在可以同时破译以单细胞分辨率控制不同分子层的复杂调节网络。在这项研究中，应用单细胞多组学测序方法来探索ROSI胚胎的分子特征。通过选择性真色素组蛋白赖氨酸甲基转移酶2（Ehmt2，也称为G9A）抑制剂A366对ROSI胚胎的治疗，可以在一定程度上修正一组次要ZGA基因的表达，提高ROSI胚胎的发育潜力。

研究人员还发现了ROSI胚胎中的重编程缺陷，这些缺陷与一组次要ZGA基因的错误表达（下调）有关。这些缺陷可以通过A366治疗在一定程度上克服，其中A366治疗可以将整体发育速度提高约两倍。之前的一项研究显示，辅助生殖技术与DNA甲基化相关的变异可以在出生前后在很大程度上得到解决。类似地，早期胚胎中的染色体不稳定性也可能在很大程度上从胚胎胚层中消耗。鉴于在非干预ROSI组中观察到不良的发育结局，本研究中发现的重编程缺陷很可能无法自发消除。

新的优化方案

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研究人员使用单细胞多组学测序方法描述了来自早期圆形精子的小鼠ROSI胚胎的转录组，染色质可及性和DNA甲基化景观。通过这些数据，确定了原核阶段ROSI胚胎中的重编程缺陷，这些缺陷主要与一组次要合子基因组激活基因的错误表达有关。筛选出一种小化合物A366，它可以显着增加ROSI胚胎的发育潜力，其中A366可以通过修改表观遗传和转录组学状态来部分克服重编程缺陷。总的来说，研究揭示了ROSI胚胎中的重编程缺陷，以了解发育潜力受损的潜在机制，并为ROSI技术优化提供了途径。

虽然这些修饰中的大多数在受精后得到解决，但在重编程过程中父母偏倚的逃逸对于建立基因特异性表达模式至关重要。需要进一步验证人类ROSI胚胎中是否也存在类似的重编程缺陷以及是否可以通过A366治疗消除。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3976

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。