STTT：高飞/李铮等揭示男性无精症致病基因，并通过CRISPR基因编辑进行修复

男性不育症，是一种多因素异质性疾病，大约影响了7%的男性。非阻塞性无精症（NOA）是最严重的男性生殖系统疾病之一，指睾丸组织本身没有制造精子的能力，大约有1%的育龄男性会患此疾病。

2022年1月3日，中科院动物研究所高飞研究员、上海交通大学附属第一人民医院泌尿外科中心李铮教授等在 Signal Transduction and Targeted Therapy 期刊发表了题为：Oligomer-Targeting Prevention of Neurodegenerative Dementia by Intranasal Rifampicin and Resveratrol Combination – A Preclinical Study in Model Mice 的研究论文。

该研究揭示了 MSH5 基因突变是非阻塞性无精症（NOA）潜在致病原因，并在小鼠模型上证实了CRISPR/Cas9基因编辑能够修复该基因突变，产生成熟精子。

该论文对三名非阻塞性无精症（NOA）患者（编号为P8944、P7602、P7824）进行了研究，他们三人来自三个没有生育问题史的中国家庭。首先，研究团队对他们排除了男性不育的已知病因，包括隐睾症、性腺机能减退症、癌症、饮酒和吸烟。他们的生殖系统也发育正常，睾丸大小和FSH激素水平也相对正常。进一步检查显示，他们也不存在染色体异常。

为了进一步确定这三名患者的不育症原因，研究团队对他们进行了全外显子基因测序。

P8944患者的MSH5基因出现了四碱基缺失的纯合突变，该导致导致终止密码子提前，MSH5表达的蛋白缺失了587个氨基酸。而他的父母和兄弟姐妹则携带一个突变，因此并未患病。

而P7602和P7824患者情况相同，他们二人的MSH5基因出现了复合杂合突变，也就是说他们的两个MSH5等位基因均出现了突变，但突变位点不相同。

这三名患者出现的四个突变位点，在不同物种之间保守程度很高。

为了验证MSH5基因突变的功能，研究团队在小鼠上进行了研究，携带MSH5基因纯合突变的雄性小鼠的睾丸显着变小，且生精小管中出现大量凋亡细胞。这表明MSH5突变可能是非阻塞性无精症（NOA）的病因之一。不过这三名患者的睾丸大正相对正常，这可能是由于MSH5基因在人体和在小鼠中作用不完全相同所致。

CRISPR/Cas9系统是目前最强大的基因编辑技术，而且已经广泛应用于动物疾病模型和人体治疗。为了挽救上述MSH5基因突变小鼠，研究团队将CRISPR基因编辑组份（sgRNA、表达Cas9的质粒、MSH5基因的单链DNA模板）或MSH5基因质粒注射到小鼠生精小管中。注射后使用电穿孔技术提高转染效率，5周之后，在这些小鼠的生精小管中发现了少量的具有头部和尾部的成熟精子。但并未在附睾尾部发现成熟精子，这可能是由于该系统的基因编辑效率较低所致。还需要进一步研究以提高转染效率和编辑效果。

总的来说，该研究表明，MSH5基因突变是非阻塞性无精症（NOA）的潜在病因，公衡重要的是，该研究通过体内基因编辑修复了小鼠模型中的MSH5基因突变，这提示了该方法具有治疗男性生殖系统疾病的潜力。

原始出处：

Chen， M.， Yao， C.， Qin， Y. et al. Mutations of MSH5 in nonobstructive azoospermia (NOA) and rescued via in vivo gene editing. Sig Transduct Target Ther 7， 1 (2022).  https://doi.org/10.1038/s41392-021-00710-4