在一項新的研究中，來自弗朗西斯-克里克研究所（Francis Crick Institute）的研究人員揭示了Y染色體上的哪些基因調控精子的發育，並影響雄性小鼠的生育能力。這項研究或能幫助科學家們理解為什麼有些男性不能產生足夠的精子，從而導致不育。
相關研究結果發表在2025年1月24日的Science期刊上，論文標題為“Systematic identification of Y-chromosome gene functions in mouse spermatogenesis”。
通常情況下，雄性動物有一個Y染色體複製和一個X染色體複製，而雌性動物有兩個X染色體複製。雖然科學家們知道Y染色體對雄性生育能力至關重要，但具體哪些基因最為重要，以及它們如何發揮作用，一直是個謎。
為了揭開這個謎底，研究人員培育了13種不同的小鼠模型，每種模型都去除了Y染色體上的不同基因，然後研究了這些小鼠的生育能力。他們仔細觀察了成年小鼠的繁殖表現，包括後代數量、產生的精子數量，以及精子的外觀和活力。
研究人員發現，Y染色體上的幾個基因對雄性小鼠的繁殖至關重要。如果這些基因被移除，雄性小鼠會因為缺少精子、精子數量減少、無法生成精子幹細胞庫或精子形狀和運動異常，而無法繁殖後代。有趣的是，其他一些基因單獨去除時沒有明顯影響，但如果一起去除則會導致精子異常。例如，有三個基因模擬了人類Y染色體上的AZFa區域，該區域的缺失是男性嚴重不育的常見原因。
小鼠胚胎幹細胞中Y染色體上基因的靶向和篩選管道
這項研究不僅揭示了多個基因在精子生成中的作用，還表明這些基因之間存在補償機制。這意味著，某些不孕症可能是由於同時丟失了多個基因造成的。此外，Y染色體上的某些基因在心臟和大腦等其他器官中也很活躍，這暗示它們可能在這些器官的功能中扮演重要角色。
隨著年齡的增長，一些男性可能會因細胞分裂錯誤而失去血液中的Y染色體。這種缺失與阿爾茨海默病或癌症等疾病有關。因此，研究人員現在正致力於瞭解Y染色體基因缺失的小鼠其他器官的變化。
論文第一作者、弗朗西斯-克里克研究所性染色體生物學實驗室博士後研究員Jeremie Subrini解釋說：“我們的研究表明，小鼠生育所需的Y染色體上的基因比最初想象的要多。我們看到一些基因至關重要，另一些則具有累積效應。歷史上，Y染色體一直被誤解。人們曾認為它對成年人來說不是必需的，甚至有人假設它會完全消失。我們現在知道情況顯然並非如此。”
論文通訊作者、弗朗斯-克里克研究所性染色體生物學實驗室首席組長James Turner補充道：“不孕是一個大問題，大約六分之一的夫婦難以懷孕。在許多病例中，遺傳因素，特別是涉及Y染色體的因素，是主要原因。然而，細節很難確定，部分原因是測序和研究Y染色體在技術上具有挑戰性。”
Turner總結道：“如今我們瞭解了Y染色體上的基因，開始對更多人的Y染色體進行測序將非常重要，這可能會揭示男性不育的原因。隨著更多的研究，我們或許有一天能夠替換製造精子的細胞中缺失的基因，以幫助透過體外受精（IVF）實現生育。”
參考資料：
Jeremie Subrini et al. Systematic identification of Y-chromosome gene functions in mouse spermatogenesis. Science, 2025, doi:10.1126/science.ads6495.
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