5月26日上午，中科院生化與細胞所召開新聞發布會，發布了一項重要研究成果：該研究所劉默芳研究員帶領的研究團隊與合作者，在男性不育患者體內，發現了一類與男性生育能力有關的基因突變——Piwi基因的D-box突變。

該研究成果的論文于26日凌晨，在線發表在國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）上。

中國科學院院士王恩多表示，該研究成果具有重要的臨床應用價值和良好的應用前景。

劉默芳表示，該研究歷時整整六年。在該研究成果的論文發表前，她帶領研究團隊已經對Piwi基因在男性不育癥等領域的基因檢測應用，申請了專利。

突變的RNF8-N多肽，則不能恢復RNF8在變種精子細胞的入核。

已申請專利，未來或可開發藥物

通過對413例無精子癥、少精子或弱精子癥的男性不育患者進行采血和基因檢測，研究人員發現了Piwi的三種基因突變。隨后的小鼠實驗證實，這類突變可致雄性小鼠不育，其精子畸形且無活力。

1997年，華人科學家林海帆在果蠅中，率先發現Piwi基因，并發現該基因突變會導致果蠅不育。但Piwi基因對于人類生育的功能的作用，一直是未解之謎。

劉默芳等人的研究結果，是人們首次發現Piwi基因突變與男性不育癥的關系。

小鼠實驗進一步揭示了Piwi基因突變導致其不育的原因：突變的Piwi基因編碼產生了非正常的PIWI蛋白。該蛋白將RNF8（組蛋白泛素連接酶）持續“扣留”在細胞質中，導致精子成熟的染色質重構事件無法正常發生。

根據這一分子機制，研究人員對人工構建的Piwi基因突變不育小鼠，進行了有針對性的干預。

研究人員在小鼠睪丸中注射了PIWI蛋白的干擾物質——一段RNF8的截短多肽，原本精子無活力的基因突變小鼠，開始產生活力四射的精子。

但前述干預措施，能否應用在男性不育患者的治療上？

研究人員強調，該干預措施是否能成為一種通用的治療手段，還有待現實的考量。

外源、注射進來的RNF8-N短肽，拯救了攜帶突變基因的精子的RNF8（組蛋白泛素連接酶，紅色），后者正常入核，發揮功能。

劉默芳表示，根據該研究發現的相關分子機制，突變基因編碼產生的非正常PIWI蛋白是罪魁禍首。未來，藥物公司等研究機構或許可以針對性地篩選該蛋白的抑制劑，如小分子藥物，用于臨床治療男性不育癥。

該論文的另一位通訊作者、上海市計劃生育科學研究所研究員施惠娟表示，除了小分子藥物，或許也可以嘗試基因治療或者生物大分子藥物。

劉默芳稱，從2011年5月到2017年5月，該研究歷時整整六年，其課題組多位博士研究生參與其中。《細胞研究》執行主編李黨生對該研究提出了許多指導性意見。中科院生化與細胞所多位研究員對該研究提供了重要幫助。

更多相關基因在研究中

位于常染色體上的Piwi基因，是精子產生過程中不可或缺的基因之一。

Piwi基因編碼產生PIWI蛋白。該蛋白的產生和“消亡”，推動著精子的變形、成熟。在精子成熟后期，PIWI蛋白會被清除。

研究顯示，如果敲除Piwi基因，缺少PIWI蛋白的精子細胞會停滯在圓形狀態，不會變形、成熟，長出尾巴。

研究揭示的分子機制：Piwi基因的D-box突變，導致男性不育。 本文圖片由中科院生化與細胞所劉默芳課題組 供圖

Piwi基因必不可少，只是不要突變。劉默芳團隊的研究表明，在男性基因組中只要存在影響Piwi蛋白關鍵功能的基因突變，就可能會導致不育發生。女性攜帶該基因的突變則一般不會影響其生育能力，但會遺傳給子女。

劉默芳表示，對參與該調查的患者家庭進行遺傳咨詢發現，Piwi基因的突變型要么來自患者的母親，要么來自“自發突變”。因為有一些男患者的父母均不攜帶Piwi的突變基因。此外，一位攜帶Piwi突變基因的男患者，在經“精子注射卵子受精”手術后，有了一個女兒。基因檢測顯示，這個家庭很幸運：他女兒的Piwi基因完全正常。該男患者遺傳給了女兒的Piwi等位基因是正常的那部分。

上海市第一人民醫院泌尿科主任醫師、教授李錚稱，調查顯示，大約每100個男人中，就有一個無精癥患者。劉默芳等人關于Piwi的研究成果，建立了一個平臺，可以幫助研究人員揭開更多男性不育的原因，也將幫助更多患者。

研究人員對413例男性不育患者的基因檢測顯示，除了Piwi基因，還有數百個基因可能與男性生育能力有關，相關研究正在進行中。