男性避孕新基因新靶点,不干扰任何激素

【字体: 时间:2023年04月19日 来源:Nature Communications

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  在多种哺乳动物物种中发现一种基因可能为人类和动物的高效、可逆和非激素男性避孕药铺平道路。研究人员在小鼠、猪、牛和人类的睾丸组织中发现了Arrdc5基因的表达。当他们在小鼠中敲除该基因时,只在雄性小鼠中产生了不育,影响了它们的精子数量、运动和形状。

  

在多种哺乳动物物种中发现一种基因可能为人类和动物的高效、可逆和非激素男性避孕药铺平道路。华盛顿州立大学的研究人员在小鼠、猪、牛和人类的睾丸组织中发现了Arrdc5基因的表达。当他们在小鼠中敲除该基因时,只在雄性小鼠中产生了不育,影响了它们的精子数量、运动和形状。研究人员在《Nature Communications》杂志上详细介绍了他们的发现。

虽然其他分子靶点已经被确定为潜在的男性避孕发展,但Arrdc5基因是男性睾丸特有的,在多个物种中都有发现。重要的是,缺乏这种基因也会导致严重的不孕症,形成一种称为低弱畸精子症(OAT)的疾病。这种情况是人类男性不育症最常见的诊断,表现为产生的精子数量减少、流动性减慢和形状扭曲,从而导致精子无法与卵子融合。

在华盛顿州立大学的研究中,缺乏这种基因的雄性小鼠产生的精子比正常小鼠少28%,它们的精子移动速度比正常小鼠慢2.8倍,而且约98%的精子头部和中段不正常。这项研究表明,该基因编码的蛋白质是正常精子生产所必需的。奥特利的团队下一步将设计一种药物,抑制这种蛋白质的产生或功能。破坏这种蛋白质不需要任何激素干扰,这是男性避孕的一个关键障碍,因为睾酮在男性体内除了产生精子之外还发挥着其他作用,包括增强骨量、肌肉力量以及红细胞的产生。设计一种针对这种蛋白质的药物也可以使它很容易逆转为避孕药。

由于该基因存在于哺乳动物物种中,这一知识也有望用于动物。研究小组分析了哺乳动物DNA和蛋白质序列的现有生物学数据,在几乎所有已知哺乳动物物种中都发现了这种基因。这为开发用于牲畜的男性避孕方法提供了可能,在某些情况下,可能会取代阉割作为控制繁殖的一种方式,在野生动物中,当管理者寻求限制一个物种的过度繁殖时。然而,最初的重点是让人类对自己的繁殖有更多的控制权。根据联合国的数据,虽然女性有多种形式的节育措施,但它们并不总是有效或广泛可用,而且全球超过一半的怀孕仍然是意外的。

WSU分子生物科学学院资深作者、教授Jon Oatley说:“这项研究首次发现这种基因只在睾丸组织中表达,在身体的其他地方都没有,而且它在多种哺乳动物物种中都有表达。”“当这种基因在男性体内失活或被抑制时,他们产生的精子就不能使卵子受精,这是男性避孕发展的主要目标。你不想抹杀制造精子的能力——只要阻止正在制造的精子被正确地制造出来就行。然后,从理论上讲,你可以去除药物,精子就会重新开始正常生长,开发一种抑制人口增长和停止意外怀孕的方法对人类的未来非常重要。目前,除了手术之外,我们在男性方面没有任何避孕措施,只有一小部分男性选择输精管结扎。如果我们能将这一发现发展成避孕的解决方案,它可能会产生深远的影响。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院和华盛顿州立大学功能基因组学计划的支持,这是一项多年的大学投资,以支持遗传技术研究的发展。基于该基因及其编码蛋白质的男性避孕药的开发已申请了临时专利。建议其他性别避孕药研发参考。

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