辛辛那提儿童医院的科学家们似乎在男性不育症这一未被充分探索的谜题中找到了另一块。
在2021年10月26日发表在《细胞报告》(Cell Reports)上的研究结果中，由共同第一作者Anna Heinrich, BS, Bidur Bhandary博士和资深作者Tony De Falco博士领导的研究小组揭示了当某个基因在正确的时间无法发挥作用时，精子产生是如何出错的。
这项研究的重点是支持细胞的功能，这些细胞沿着睾丸中被称为精管的狭长管道的内壁排列，精子就是在精管中产生的。支持细胞，有时被称为“护理细胞”，充当向发育中的精子细胞提供营养的对接站。
在小鼠模型的实验中，研究小组发现，当Cdc42基因缺失或不起作用时，它会破坏支持细胞的极性，这意味着一些细胞可能会在精管内附着或定向不正确。排列错误的细胞支持精子细胞的能力变弱，一些排列错误的支持细胞自己死亡，所有这些都降低了睾丸产生持续精子供应的能力。
科学家们还了解到，这种精子生产的中断发生在成熟的成年睾丸中，而不是在青少年睾丸中。
在美国，近七分之一的夫妇不孕。在许多情况下，男性不育症起作用。有多少不孕症病例可以追溯到支持细胞功能障碍尚不清楚，但从理论上讲，可以改善支持细胞功能的治疗将提高男性精子的产量。
直接尝试改变Cdc42基因不太可能是一种选择，至少在短期内不可能。这是因为Cdc42基因在整个身体中扮演着许多角色。
德法尔科说:“在不影响其他器官、细胞类型或细胞过程的情况下，很难在睾丸中特异性地靶向这种基因。”
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此外，即使一种治疗方法可以仅限于支持细胞，任何导致的遗传变异都有可能遗传给后代，包括潜在的未知副作用。
德法尔科说:“由于这些原因，必须为调节、测试和验证基因编辑技术在人类患者中的应用设定一个高标准。”
更有可能的是:这些研究成果可能有助于开发改进的诊断测试，以更好地确定男性不育的具体原因。目前，支持细胞功能障碍的诊断通常需要活检。如果一项非侵入性的测试可以显示一个孩子在成年后有很大的风险产生错位的支持细胞，那么这个人可能会从睾丸或精子生物银行中受益。
虽然之前的生殖科学研究对Cdc42在生育能力中的作用提出了怀疑，但研究小组认为，与辛辛那提儿童医院神经肿瘤专家南希·拉特纳博士的实验室合作，是推进这项工作的关键一步。
“他们的实验室已经发现Cdc42是周围神经元功能所必需的，可能是通过调节细胞极性，”De Falco说。“我们提出Cdc42突变也可能破坏支持细胞的功能，因为它是一种类似于神经元的高度极化的细胞类型。我们能够使用他们使用的相同的小鼠模型，因为它也恰好删除了支持细胞中的Cdc42。”
De Falco的团队计划进行进一步的研究，探索与男性生育能力有关的其他类型细胞的细胞极性故障。
“例如，生殖细胞在分化为精子时也是非常极化的细胞，具有头尾形态。看看Cdc42是否也像调节支持细胞一样调节精子细胞的细胞极性，这将是一件有趣的事情。我们还想解决细胞极性是否对其他睾丸细胞类型(如免疫细胞、血管细胞和产生类固醇的间质细胞)的功能至关重要。”
